מתח יתר, מעל זרם, מתח חולף ומעגל הגנה על קוטביות הפוכה באמצעות בקר החלפה חמה rt1720 עם טיימר תקלות

לעתים קרובות במעגל אלקטרוני, יש צורך בהחלט להשתמש ביחידת הגנה מיוחדת כדי להגן על המעגל מפני מתח יתר, זרם יתר, מתח חולף וקוטביות הפוכה וכן הלאה. לכן, כדי להגן על המעגל מפני נחשולים אלה, Richtek Semiconductor הציג את ה- IC RT1720A שהוא IC להגנה מפושט במיוחד שנועד לענות על הצרכים. הגודל הזול בעלות נמוכה ומעט מאוד דרישות הרכיבים הופכים את המעגל לאידיאלי לשימוש עבור יישומים מעשיים ומוטבעים רבים ושונים.

לכן, במאמר זה, אני הולך לעצב, לחשב ולבדוק את מעגל ההגנה הזה ולבסוף, יהיה סרטון מפורט המציג את פעולת המעגל, אז בואו נתחיל. כמו כן, בדקו את מעגלי ההגנה הקודמים שלנו.

IC RT1720

זהו מכשיר הגנה בעלות נמוכה שנועד לפשט את היישום. עובדה מהנה לגבי ה- IC היא שגודל ה- IC הזה הוא רק 4.8 x 2.9 x 0.75 מ"מ בלבד. לכן, אל תטעו מהתמונה, ה- IC הזה הוא זעיר ביותר, ומגרש הסיכה הוא רק 0.5 מ"מ.

תכונות IC RT1720:

• טווח פעולה קלט רחב: 5V עד 80V
• דירוג מתח כניסה שלילי ל -60 וולט
• מתח מהדק פלט מתכוונן
• הגנה מתכווננת לזרם יתר
• טיימר לתכנות להגנת תקלות
• זרם כיבוי נמוך
• משאבת טעינה פנימית כונן N-MOSFET
• כיבוי מהיר של 80mA MOSFET עבור מתח יתר
• אינדיקציה לפלט תקלה

רשימת התכונות ופרמטרי המימד נלקחים מגליון הנתונים.

תרשים מעגל

כפי שצוין קודם לכן ניתן להשתמש במעגל זה ל:

1. מדכא נחשול מתח חולף
2. מעגל הגנה על מתח יתר
3. מעגל הגנה מפני זרם יתר
4. מעגל הגנה מפני נחשולים
5. מעגל הגנה על קוטביות הפוכה

כמו כן, בדוק את מעגלי ההגנה הקודמים שלנו:

• הגבלת זרם הזרם באמצעות תרמיסטור NTC
• מעגל הגנה על מתח יתר
• מעגל הגנה על מעגל קצר
• מעגל הגנה על קוטביות הפוכה
• מפסק אלקטרוני

רכיבים נדרשים

לא	חלקים	סוּג	כַּמוּת
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	טרָנזִיסטוֹר	1
3	1000pF	קַבָּל	1
4	1N4148 (BAT20J)	דיודה	1
5	470uF, 25V	קַבָּל	1
6	1uF, 16V	קַבָּל	1
7	100K, 1%	נַגָד	4
8	25mR	נַגָד	1
9	IRF540	מוספט	2
10	יחידת אספקת חשמל	30 וולט, DC	1
11	מחבר 5 מ"מ	גנרית	2
10	לוח עץ	גנרית	1

כיצד עובד מעגל הגנה זה?

אם אתה מסתכל מקרוב על הסכימה הנ"ל, אתה יכול לראות שיש שני מסופים אחד עבור קלט ואחר עבור פלט. מתח הכניסה מוזרם דרך מסוף הכניסה.

100K נגד pull-up R8 מושך גבוה סיכת SHDN. אז, על ידי הפיכת סיכה זו גבוהה מאפשרת את ה- IC.

25mR נגד R7 קובע את המגבלה הנוכחית של IC זה. אם ברצונך לדעת כיצד קיבלתי את ערך 25mR לנגד החישה הנוכחי, תוכל למצוא אותו בחלק החישוב של מאמר זה.

הטרנזיסטור T1, הדיודה D2, הנגד R6 וה- MOSFET Q2 יוצרים יחד את מעגל הגנת הקוטביות ההפוכה. באופן כללי, כאשר מתח מוחל על סיכת ה- VIN של המעגל המתח מושך תחילה את סיכת SHDN גבוהה ומניע את ה- IC באמצעות סיכת VCC ואז הוא זורם דרך נגע החישה הנוכחי R6 כעת הדיודה D2 במצב הטיה קדימה, זה גורם לטרנזיסטור T1 לפעול והזרם זורם דרך הטרנזיסטור מה שהופך את MOSFET Q2 שעליו גם הופך את Q1 לפעול ועכשיו הזרם יכול לזרום דרך ה- MOSFET אל העומס.

כעת כאשר מוחל מתח הפוך על מסוף VIN, הדיודה D2 נמצאת במצב הטיה הפוכה וכעת אינה יכולה לזרום דרך ה- MOSFET. הנגד R3 ו- R4 יוצרים מחלק מתח אשר משמש כמשוב המאפשר הגנה על מתח יתר. אם אתה רוצה לדעת כיצד חישבתי את ערכי הנגד, תוכל למצוא אותם בקטע החישוב של מאמר זה.

MOSFET Q1 ו- Q2 יוצרים מתג עומס חיצוני N-MOSFET. אם המתח עולה מעל המתח שהוגדר על ידי נגד המשוב החיצוני עולה על מתח הסף, קו ה- RT1720 IC מווסת באמצעות מתגי העומס החיצוניים MOSFETs, עד טיימר התקלות המתכוונן מפסיק ומכבה את MOSFET כדי למנוע התחממות יתר.

כאשר העומס שואב יותר מנקודת ההגדרה הנוכחית (מוגדר על ידי נגד החישה החיצוני המחובר בין SNS ל- VCC), ה- IC שולט במתג העומס MOSFET כמקור זרם להגבלת זרם המוצא, עד שעון השבר מפסיק ומכבה את MOSFET. כמו כן, תפוקת ה- FLT הולכת ונמוכה, מה שמסמן תקלה. מתג העומס MOSFET נשאר דולק עד שה- VTMR יגיע ל -1.4 וולט, מה שייתן זמן לכל ניהול משק בית במערכת לפני שה MOSFET יכבה.

פלט ה- PGOOD עם ניקוז פתוח RT1720 עולה כאשר מתג העומס נדלק לחלוטין ומקור ה- MOSFET מתקרב למתח הניקוז שלו. ניתן להשתמש באות פלט זה כדי לאפשר להתקנים במורד הזרם או לאותת למערכת שפעילות רגילה יכולה להתחיל.

קלט ה- SHDN של ה- IC משבית את כל הפונקציות ומפחית את זרם השקט VCC עד 7μA.

הערה: פרטים אודות הפונקציונליות והסכמה הפנימית נלקחים מגליון הנתונים.

הערה: IC זה יכול לעמוד במתח אספקה ​​לאחור עד 60 וולט מתחת לפני הקרקע ללא נזק

בניית מעגלים

לצורך הדגמה, מעגל הגנת זרם- יתר זה ומעל זרם זה בנוי על גבי PCB בעבודת יד בעזרת הסכמה. רוב הרכיבים המשמשים במדריך זה הם רכיבים צמודי שטח ולכן, PCB חובה להלחמה ולהצבת הכל ביחד.

הערה! כל הרכיבים הוצבו קרוב ככל האפשר כדי להפחית את הקיבול, ההשראות וההתנגדות הטפילית

חישובים

גליון הנתונים של IC זה נותן לנו את כל הפרטים הדרושים לחישוב טיימר התקלה, הגנת מתח יתר והגנה על זרם יתר עבור IC זה.

חישוב קבלים של טיימר תקלה

במקרה של תקלה ארוכה, GATE יופעל ונכבה שוב ושוב. תזמוני ההפעלה והכיבוי (tGATE_ON ו- tGATE_OFF) נשלטים על ידי זרמי הטעינה והפריקה של TMR (iTMR_UP ו- iTMR_DOWN) והפרש המתח בין תפס ה- TMR לסף הנעילה (VTMR_L - VTMR_UL):

t _{GATE_ON} = C _TMR * (_{VTMR_L} - _{VTMR_UL}) / (i _{TMR_UP}) tGATE_ON = 4.7uF x (1.40V - 0.5V) / 25uA = 169 mS t _{GATE_OFF =} C _{TMR *} (V _{TMR_L -} V _{TMR_UL}) / (i _{TMR_DOWN}) tGATE_OFF = 4.7uF x (1.40V - 0.5V) / 3uA = 1.41 S

חישוב נגדי החישה הנוכחי

ניתן לחשב את נגד החישה הנוכחי על ידי הנוסחה הבאה

Rsns = VSNS / ILIM = 50mV / 2A = 25mR

הערה: ערך 50mV הניתן על ידי גליון הנתונים

חישוב הגנת מתח יתר

VOUT_OVP = 1.25V x (1+ R2 / R1) = 1.25 x (1+ 100k / 10k) = 1.25 x (11) = 13.75V

בדיקת מעגל מתח ומתח זרם

כדי לבדוק את המעגל משתמשים בכלים ובהתקנה הבאים,

1. ספק כוח במצב מתג 12 וולט (SMPS)
2. Meco 108B + מודד
3. אוסצילוסקופ USB למחשב Hantech 600BE

כדי לבנות את המעגל משתמשים בנגדים לפילם מתכתי של 1% ולא לוקחים בחשבון את הסובלנות של הקבלים.

טמפרטורת החדר הייתה 22 מעלות צלזיוס במהלך הבדיקה.

הגדרת הבדיקה

ההגדרה הבאה משמשת לבדיקת המעגל

לצורך הדגמה השתמשתי בממיר באק כדי לשנות את מתח הכניסה של המעגל

• 10 נגדי הכוח של אוהם פועלים כעומסים,
• המתג נמצא שם כדי להוסיף במהירות עומס עודף. תוכלו לצפות בו בסרטון הבא.
• המכו 108B + המציג את מתח הכניסה.
• המכו 450B + המציג את זרם העומס.

עכשיו, כפי שניתן לראות בתמונה שלעיל הגדלתי את מתח הכניסה וה- IC מתחיל להגביל את הזרם מכיוון שהוא במצב תקלה כעת.

אם עקרון העבודה של המעגל אינו ברור לך אנא צפה בסרטון.

הערה: שימו לב למטרות הדגמה הגדלתי את הערך לטיימר התקלות.

יישומים

זהו IC יעיל מאוד וניתן להשתמש בו עבור יישומים רבים, חלקם מופיעים להלן

• הגנה מפני נחשולים לרכב / אוויוניה
• החלפה חמה / הכנסה חיה
• מתג צד גבוה למערכות המופעלות באמצעות סוללות
• יישומי בטיחות מהותיים
• הגנת קוטביות הפוכה

אני מקווה שאהבתם את המאמר הזה ולמדתם משהו חדש. המשיכו לקרוא, המשיכו ללמוד, המשיכו לבנות ואני אראה אתכם בפרויקט הבא.