- IC RT1720
- Shema vezja
- Potrebne komponente
- Kako deluje to zaščitno vezje?
- Konstrukcija vezja
- Izračuni
- Preskušanje napetostnega in tokovnega zaščitnega vezja
- Aplikacije
Pogosto je v elektronskem vezju nujno potrebna posebna zaščitna enota za zaščito vezja pred prenapetostjo, prekomerno napetostjo, prehodno napetostjo in obratno polarnostjo itd. Za zaščito vezja pred temi prenapetostmi je Richtek Semiconductor predstavil RT1720A IC, ki je preveč poenostavljena zaščitna IC, zasnovana za potrebe. Zaradi poceni majhnosti in zelo malo zahtev po komponentah je to vezje idealno za uporabo v številnih različnih praktičnih in vgrajenih aplikacijah.
Torej, v tem članku bom zasnoval, izračunal in preizkusil to zaščitno vezje in končno bo prikazan podroben video, ki prikazuje delovanje vezja, zato začnimo. Preverite tudi naša prejšnja zaščitna vezja.
IC RT1720
To je poceni zaščitna IC, zasnovana za poenostavitev izvajanja. Zabavno dejstvo o IC je, da je njegova velikost le 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Torej, slika naj vas ne zavede, ta IC je zelo majhen, nagib zatiča pa le 0,5 mm.
Značilnosti IC RT1720:
- Širok vhodni obseg delovanja: 5V do 80V
- Negativna ocena vhodne napetosti do -60V
- Nastavljiva napetost izhodne spone
- Nastavljiva zaščita pred prekomernim tokom
- Programabilni časovnik za zaščito pred napakami
- Nizek izklopni tok
- Notranja polnilna črpalka N-MOSFET pogon
- Hiter 80mA MOSFET izklop za prenapetost
- Indikator izhoda napake
Seznam lastnosti in parametri dimenzij so vzeti iz podatkovnega lista.
Shema vezja
Kot smo že omenili, se to vezje lahko uporablja za:
- Prehodni napetostni dušilnik
- Vezje za zaščito pred prenapetostjo
- Zaščitni tokokrog nad pretokom
- Prenapetostno zaščitno vezje
- Vezje za zaščito pred obratno polarnostjo
Preverite tudi naša prejšnja zaščitna vezja:
- Vklopite omejitev toka z uporabo NTC termistorja
- Vezje za zaščito pred prenapetostjo
- Zaščitni krog kratkega stika
- Vezje za zaščito pred povratno polarnostjo
- Elektronski odklopnik
Potrebne komponente
Sl.Št. |
Deli |
Tip |
Količina |
1. |
RT1720 |
IC |
1. |
2. |
MMBT3904 |
Tranzistor |
1. |
3. |
1000pF |
Kondenzator |
1. |
4. |
1N4148 (BAT20J) |
Dioda |
1. |
5. |
470uF, 25V |
Kondenzator |
1. |
6. |
1uF, 16V |
Kondenzator |
1. |
7. |
100.000, 1% |
Upor |
4. |
8. |
25mR |
Upor |
1. |
9. |
IRF540 |
Mosfet |
2. |
10. |
Napajalna enota |
30 V, enosmerni tok |
1. |
11. |
Konektor 5mm |
Splošno |
2. |
10. |
Deska |
Splošno |
1. |
Kako deluje to zaščitno vezje?
Če natančno pogledate zgornjo shemo, lahko vidite, da obstajata dva terminala, en za vhod in drugi za izhod. Vhodna napetost se napaja skozi vhodni priključek.
100K pull-up upor R8 potegne pin najvišjo SHDN. Torej, s tem, ko ta pin visoko, omogoči IC.
25mR upor R7 določa sedanjo mejo ta IC. Če želite vedeti, kako sem dobil vrednost 25mR za trenutni zaznavni upor, ga lahko najdete v oddelku za izračun tega članka.
Tranzistor T1, dioda D2, upor R6 in MOSFET Q2 skupaj tvorijo vezje za zaščito pred povratno polarnostjo. Na splošno, ko je napetost priključena na VIN zatič vezja, napetost najprej potegne zatič SHDN High in napaja IC prek zatiča VCC, nato pa teče skozi trenutni senzorski upor R6, zdaj je dioda D2 v prednapetostnem stanju naredi tranzistor T1 vklopljen in tok teče skozi tranzistor, zaradi česar je MOSFET Q2, na katerem je tudi Q1 vklopljen, zdaj tok lahko teče skozi MOSFET na obremenitev.
Zdaj, ko je na VIN priključku uporabljena povratna napetost, je dioda D2 v stanju obratne pristranskosti in zdaj ne more teči skozi MOSFET. Upor R3 in R4 tvorita napetostni delilnik, ki deluje kot povratna informacija, ki omogoča zaščito pred prenapetostjo. Če želite vedeti, kako sem izračunal vrednosti uporov, ga lahko najdete v oddelku za izračun tega članka.
MOSFET Q1 in Q2 tvorita zunanje stikalo za obremenitev N-MOSFET. Če napetost naraste nad nastavljeno napetostjo, ki jo nastavi zunanji povratni upor, presega mejno napetost, vod RT1720 IC uravnava z zunanjim MOSFET-jem stikala za obremenitev, dokler se nastavljivi časovnik napak ne izklopi in MOSFET izklopi, da prepreči pregrevanje.
Ko obremenitev porabi več kot trenutna nastavljena vrednost (nastavljena z zunanjim zaznavnim uporom, priključenim med SNS in VCC), IC nadzoruje tovorno stikalo MOSFET kot trenutni vir, da omeji izhodni tok, dokler časovnik napak ne izklopi in izklopi MOSFET. Tudi izhod FLT je nizek, kar kaže na napako. Stikalo za obremenitev MOSFET ostane vklopljeno, dokler VTMR ne doseže 1,4 V, kar daje čas za vzdrževanje sistema, preden se MOSFET izklopi.
Izhod PGOOD z odtokom RT1720 se dvigne, ko se stikalo za obremenitev popolnoma vklopi in vir MOSFET-a približa odtočni napetosti. Ta izhodni signal se lahko uporablja za omogočanje naprav na nižji stopnji ali za označevanje sistema, da se lahko zdaj začne normalno delovanje.
Vhod SHDN IC-ja onemogoči vse funkcije in zmanjša mirovalni tok VCC na 7μA.
Opomba: Podrobnosti o notranji funkcionalnosti in shemi so vzete iz podatkovnega lista.
Opomba: Ta IC lahko brez poškodb prenese vzdolžne napetosti do 60V pod zemljo
Konstrukcija vezja
Za prikaz je to vezje za zaščito pred prenapetostjo in prenapetostjo izdelano na ročno izdelani PCB s pomočjo sheme; Večina komponent, uporabljenih v tej vadnici, je površinsko nameščenih komponent, zato je PCB obvezen za spajkanje in vse skupaj.
Opomba! Vse komponente so bile postavljene čim bližje, da se zmanjša parazitska kapacitivnost, induktivnost in odpornost
Izračuni
Podatkovni list tega IC vsebuje vse podrobnosti, potrebne za izračun časovnika napak, zaščito pred prenapetostjo in zaščito pred prenapetostjo za to IC.
Izračun kondenzatorja časovnika napak
V primeru daljše napake se bo GATE večkrat vklopil in izklopil. Časi vklopa in izklopa (tGATE_ON in tGATE_OFF) nadzorujejo polnilni in praznilni tokovi TMR (iTMR_UP in iTMR_DOWN) ter napetostna razlika med pragom zaklepa in sprostitve TMR (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
Izračun trenutnega uporovnega upora
Trenutni zaznavni upor lahko izračunamo po naslednji formuli
Rsns = VSNS / ILIM = 50mV / 2A = 25mR
Opomba: Vrednost 50 mV, podana v obrazcu
Izračun prenapetostne zaščite
VOUT_OVP = 1,25V x (1+ R2 / R1) = 1,25 x (1+ 100k / 10k) = 1,25 x (11) = 13,75V
Preskušanje napetostnega in tokovnega zaščitnega vezja
Za preizkus vezja se uporabljajo naslednja orodja in nastavitve,
- Napajanje z 12V stikalnim načinom (SMPS)
- Meco 108B + Multimeter
- Hantech 600BE USB osebni osciloskop
Za izdelavo vezja se uporabljajo 1% kovinski filmski upori, toleranca kondenzatorjev pa se ne upošteva.
Med testiranjem je bila sobna temperatura 22 stopinj Celzija.
Testna nastavitev
Naslednja nastavitev se uporablja za testiranje vezja
Za predstavitev sem uporabil pretvornik za spreminjanje vhodne napetosti vezja
- Močni upori 10 Ohmov delujejo kot obremenitve,
- Stikalo je tam, da hitro dodate odvečno obremenitev. Ogledate si ga lahko v spodnjem videoposnetku.
- Mecho 108B + prikazuje vhodno napetost.
- Mecho 450B + prikazuje tok obremenitve.
Kot lahko vidite na zgornji sliki, sem povečal vhodno napetost in IC začne omejevati tok, ker je zdaj v okvari.
Če vam načelo delovanja vezja ni jasno, si oglejte video.
Opomba: Prosimo, upoštevajte, da sem za predstavitev povečal vrednost časovnika napak.
Aplikacije
To je zelo uporaben IC in se lahko uporablja za številne aplikacije, nekatere med njimi so navedene spodaj
- Avtomobilska / avionska prenapetostna zaščita
- Hot-swap / Live Insertion
- Visokostransko stikalo za sisteme na baterije
- Aplikacije za lastno varnost
- Zaščita obrnjene polarnosti
Upam, da vam je bil ta članek všeč in ste se naučili kaj novega. Nadaljujte z branjem, učite se, gradite in se vidimo v naslednjem projektu.