Circuit de protecció contra sobretensió, sobreintensitat, tensió transitòria i polaritat inversa mitjançant controlador d’intercanvi en calent rt1720 amb temporitzador d’errors

Sovint en un circuit electrònic, és absolutament necessari utilitzar una unitat de protecció especial per protegir el circuit de sobretensió, sobrecorrent, tensió transitòria i polaritat inversa, etc. Per tant, per protegir el circuit d’aquestes sobretensions, Richtek Semiconductor va introduir l’IC RT1720A, que és un IC de protecció simplificat i dissenyat per satisfer les necessitats. La petita mida de baix cost i els requisits de components molt reduïts fan que aquest circuit sigui ideal per utilitzar-se en moltes aplicacions pràctiques i incrustades diferents.

Per tant, en aquest article vaig a dissenyar, calcular i provar aquest circuit de protecció i, finalment, hi haurà un vídeo detallat que mostri el funcionament del circuit, així que comencem. A més, comproveu els nostres circuits de protecció anteriors.

IC RT1720

És un CI de protecció de baix cost dissenyat per simplificar la implementació. Un fet divertit sobre el CI és que la mida d’aquest CI només és de 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Per tant, no us deixeu enganyar per la imatge, aquest CI és extremadament petit i el pas del pin és de només 0,5 mm.

IC RT1720 Característiques:

• Àmplia gamma d'operacions d'entrada: 5V a 80V
• Valoració de la tensió d’entrada negativa a -60V
• Tensió de pinça de sortida ajustable
• Protecció contra sobrecorrent ajustable
• Temporitzador programable per a protecció d'errors
• Corrent d’aturada baixa
• Bomba de càrrega interna Unitat N-MOSFET
• Apagat MOSFET ràpid de 80 mA per sobretensió
• Indicació de sortida de falles

La llista de característiques i els paràmetres de dimensió es prenen del full de dades.

Esquema de connexions

Com s'ha esmentat anteriorment, aquest circuit es pot utilitzar per:

1. Supressor de sobretensions de tensió transitòria
2. Circuit de protecció contra sobretensions
3. Circuit de protecció contra sobrecorrent
4. Circuit de protecció contra sobretensions
5. Circuit de protecció de polaritat inversa

Comproveu també els nostres circuits de protecció anteriors:

• Limitació de corrent d'entrada mitjançant termistor NTC
• Circuit de protecció contra sobretensions
• Circuit de protecció contra curtcircuits
• Circuit de protecció de polaritat inversa
• Disyuntor electrònic

Components necessaris

Sl.No	Parts	Tipus	Quantitat
1	RT1720	I C	1
2	MMBT3904	Transistor	1
3	1000 pF	Condensador	1
4	1N4148 (BAT20J)	Diodo	1
5	470uF, 25V	Condensador	1
6	1uF, 16V	Condensador	1
7	100.000, 1%	Resistència	4
8	25mR	Resistència	1
9	IRF540	Mosfet	2
10	Unitat de subministrament d'energia	30V, CC	1
11	Connector de 5 mm	Genèric	2
10	Tauler de taulers	Genèric	1

Com funciona aquest circuit de protecció?

Si mireu detingudament l'esquema anterior, podeu veure que hi ha dos terminals, un per a l'entrada i un altre per a sortida. La tensió d’entrada s’alimenta a través del terminal d’entrada.

La resistència de tracció de 100K R8 fa pujar el pin SHDN. Per tant, fent que aquest pin alt permeti la CI.

La resistència R7 de 25 mR estableix el límit actual d’aquest CI. Si voleu saber com he obtingut el valor de 25 mR de la resistència de sentit actual, el trobareu a la secció de càlcul d’aquest article.

El transistor T1, el díode D2, la resistència R6 i el MOSFET Q2 formen junts el circuit de protecció de polaritat inversa. En general, quan s’aplica tensió al pin VIN del circuit, el voltatge primer tira del pin SHDN High i alimenta l’IC mitjançant el pin VCC i després flueix a través de la resistència de sentit actual R6 ara el díode D2 està en condició de biaix cap endavant, això fa que el transistor T1 en i els fluxos de corrent a través de l'transistor que fa que el MOSFET Q2 en la qual també fa que el Q1 a i ara corrent pot fluir directament a través de l'MOSFET sobre la càrrega.

Ara, quan s’aplica una tensió inversa al terminal VIN, el díode D2 es troba en condicions de polarització inversa i ara no pot fluir a través del MOSFET. La resistència R3 i R4 formen un divisor de voltatge que actua com a retroalimentació que permet protegir la sobretensió. Si voleu saber com he calculat els valors de la resistència, el trobareu a la secció de càlcul d’aquest article.

MOSFET Q1 i Q2 formen un commutador de càrrega N-MOSFET extern. Si la tensió augmenta per sobre de la tensió configurada que estableix la resistència de retroalimentació externa supera la tensió llindar, la línia IC RT1720 regula mitjançant el commutador extern de càrrega MOSFET, fins que el temporitzador de falles ajustable s'activa i apaga el MOSFET per evitar un sobreescalfament.

Quan la càrrega atrapa més del valor de consigna actual (configurat per la resistència de detecció externa connectada entre SNS i VCC), l’IC controla l’interruptor de càrrega MOSFET com a font de corrent per limitar el corrent de sortida, fins que el temporitzador de fallada s’activa i apaga el MOSFET. A més, la sortida FLT baixa, i indica un error. El commutador de càrrega MOSFET roman activat fins que el VTMR arriba a 1,4 V, donant temps perquè es produeixi qualsevol servei de neteja del sistema abans que el MOSFET s'apagui.

La sortida PGOOD de drenatge obert RT1720 augmenta quan l’interruptor de càrrega s’encén completament i la font del MOSFET s’acosta a la seva tensió de drenatge. Aquest senyal de sortida es pot utilitzar per habilitar dispositius aigües avall o per senyalitzar un sistema que ara pot començar el seu funcionament normal.

L'entrada SHDN de l'IC desactiva totes les funcions i redueix el corrent de repòs VCC fins a 7μA.

Nota: Els detalls sobre la funcionalitat interna i l’esquema s’extreuen del full de dades.

Nota: aquest CI pot suportar tensions d’alimentació inverses de fins a 60 V sota terra sense danys

Construcció de circuits

Com a demostració, aquest circuit de protecció contra sobretensió i sobreintensitat es construeix sobre un PCB fet a mà amb l'ajut de l'esquema; La majoria dels components utilitzats en aquest tutorial són components muntats a la superfície, per tant, és obligatori un PCB per soldar i col·locar-los tots junts.

Nota! Tots els components es van col·locar el més a prop possible per reduir la capacitat, la inductància i la resistència paràsites

Càlculs

El full de dades d’aquest CI ens proporciona tots els detalls necessaris per calcular el temporitzador de falles, la protecció contra sobretensió i la protecció contra sobrecorrent d’aquest IC.

Càlcul del condensador del temporitzador de falles

En cas de fallada llarga, GATE s'encendrà i s'apagarà repetidament. Els temps d'encès i apagat (tGATE_ON i tGATE_OFF) estan controlats pels corrents de càrrega i descàrrega de TMR (iTMR_UP i iTMR_DOWN) i la diferència de tensió entre els llindars de tancament i desbloqueig de 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

Càlcul de la resistència de sentit actual

La resistència de sentit actual es pot calcular mitjançant la següent fórmula

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

Nota: el valor de 50 mV que proporciona el full de dades

Càlcul de protecció contra sobretensió

VOUT_OVP = 1,25V x (1+ R2 / R1) = 1,25 x (1+ 100k / 10k) = 1,25 x (11) = 13,75V

Prova de circuit de protecció contra sobretensió i corrent

Per provar el circuit, s’utilitzen les següents eines i configuració,

1. Alimentació en mode de commutació de 12 V (SMPS)
2. Multímetre Meco 108B +
3. Oscil·loscopi USB per a PC Hantech 600BE

Per construir el circuit, s’utilitzen resistències de pel·lícula metàl·lica de l’1% i no es té en compte la tolerància dels condensadors.

La temperatura de l’habitació va ser de 22 graus centígrads durant les proves.

Configuració de la prova

La següent configuració s’utilitza per provar el circuit

A efectes de demostració, he utilitzat un convertidor Buck per variar la tensió d'entrada del circuit

• Els resistors de potència de 10 ohms actuen com a càrregues,
• El commutador hi és per afegir ràpidament l'excés de càrrega. Podeu observar-ho al vídeo que es mostra a continuació.
• El mecho 108B + mostra la tensió d'entrada.
• El mecho 450B + mostra el corrent de càrrega.

Ara, com podeu veure a la imatge anterior, he augmentat el voltatge d'entrada i l'IC comença a limitar el corrent perquè ara està en estat de falla.

Si el principi de funcionament del circuit no us queda clar, mireu el vídeo.

Nota: Tingueu en compte que a efectes de demostració he augmentat el valor del temporitzador d’errors.

Aplicacions

Es tracta d’un CI molt útil i es pot utilitzar per a moltes aplicacions, algunes d’elles llistades a continuació

• Protecció contra sobretensions automotriu / aviónica
• Canvi en directe / Inserció en directe
• Commutador lateral alt per a sistemes amb bateria
• Aplicacions de seguretat intrínseca
• Protecció contra polaritat inversa

Espero que aquest article us hagi agradat i hàgiu après alguna cosa nova. Segueix llegint, continua aprenent, continua construint i et veuré en el proper projecte.