- IC RT1720
- Kredsløbsdiagram
- Komponenter, der kræves
- Hvordan fungerer dette beskyttelseskredsløb?
- Kredsløbskonstruktion
- Beregninger
- Test af overspænding og strømbeskyttelseskredsløb
- Ansøgninger
Ofte i et elektronisk kredsløb er det absolut nødvendigt at bruge en særlig beskyttelsesenhed til at beskytte kredsløbet mod overspænding, overstrøm, transient spænding og omvendt polaritet og så videre. For at beskytte kredsløbet mod disse overspændinger introducerede Richtek Semiconductor RT1720A IC, som er en overforenklet beskyttelses-IC designet til at imødekomme behovene. Den lave pris på små størrelser og meget få komponentkrav gør dette kredsløb ideelt til at blive brugt til mange forskellige praktiske og indlejrede applikationer.
Så i denne artikel skal jeg designe, beregne og teste dette beskyttelseskredsløb, og endelig vil der være en detaljeret video, der viser kredsløbets funktion, så lad os komme i gang. Tjek også vores tidligere beskyttelseskredsløb.
IC RT1720
Det er en IC til billig beskyttelse, der er designet til at forenkle implementeringen. En sjov kendsgerning ved IC'en er, at størrelsen på denne IC kun kun er 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Så lad dig ikke narre af billedet, denne IC er ekstremt lille, og pinhøjden er kun 0,5 mm.
IC RT1720 Funktioner:
- Bredt input-driftsområde: 5V til 80V
- Negativ indgangsspænding til -60V
- Justerbar udgangsspænding
- Justerbar beskyttelse mod overstrøm
- Programmerbar timer til fejlbeskyttelse
- Lav nedlukningsstrøm
- Intern ladepumpe N-MOSFET-drev
- Hurtig 80mA MOSFET-slukning for overspænding
- Fejloutputindikation
Funktionslisten og dimensionsparametrene er taget fra databladet.
Kredsløbsdiagram
Som nævnt tidligere kan dette kredsløb bruges til:
- Transient spændingsstøddæmper
- Overspændingsbeskyttelseskredsløb
- Overstrømsbeskyttelseskredsløb
- Overspændingsbeskyttelseskredsløb
- Omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb
Tjek også vores tidligere beskyttelseskredsløb:
- Begrænsning af startstrøm ved hjælp af NTC Thermistor
- Overspændingsbeskyttelseskredsløb
- Kortslutningsbeskyttelseskredsløb
- Omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb
- Elektronisk afbryder
Komponenter, der kræves
Sl. Nr |
Dele |
Type |
Antal |
1 |
RT1720 |
IC |
1 |
2 |
MMBT3904 |
Transistor |
1 |
3 |
1000pF |
Kondensator |
1 |
4 |
1N4148 (BAT20J) |
Diode |
1 |
5 |
470uF, 25V |
Kondensator |
1 |
6 |
1uF, 16V |
Kondensator |
1 |
7 |
100K, 1% |
Modstand |
4 |
8 |
25mR |
Modstand |
1 |
9 |
IRF540 |
Mosfet |
2 |
10 |
Strømforsyningsenhed |
30V, DC |
1 |
11 |
Stik 5mm |
Generisk |
2 |
10 |
Cladboard |
Generisk |
1 |
Hvordan fungerer dette beskyttelseskredsløb?
Hvis du ser nøje på ovenstående skematisk, kan du se, at der er to terminaler, en til input og en anden til output. Indgangsspændingen føres gennem indgangsterminalen.
Den 100K pull-up modstand R8 trækker SHDN pin høj. Så ved at gøre denne pin høj muliggør IC.
Den 25mR modstanden R7 indstiller den aktuelle grænse for dette IC. Hvis du vil vide, hvordan jeg fik 25mR-værdien for den nuværende følemodstand, kan du finde den i beregningsafsnittet i denne artikel.
Transistoren T1, dioden D2, modstanden R6 og MOSFET Q2 danner tilsammen det omvendte polaritetsbeskyttelseskredsløb. Generelt, når spænding tilføres VIN- stiften i kredsløbet, trækker spændingen først SHDN-stiften High og driver IC via VCC- stiften, så strømmer den gennem den nuværende følemodstand R6, nu er dioden D2 i fremadspændt tilstand, dette gør transistoren T1 tændt, og strømmen strømmer gennem transistoren, hvilket gør MOSFET Q2, som også gør Q1 til, og nu kan strøm strømme lige gennem MOSFET på belastningen.
Når der nu tilføres en omvendt spænding til VIN- terminalen, er dioden D2 i omvendt forspændingstilstand og kan nu ikke strømme gennem MOSFET. Modstanden R3 og R4 danner en spændingsdeler, der fungerer som feedback, der muliggør beskyttelse mod overspænding. Hvis du vil vide, hvordan jeg beregner modstandsværdierne, kan du finde det i beregningsafsnittet i denne artikel.
MOSFET Q1 og Q2 danner en ekstern N-MOSFET-belastningsafbryder. Hvis spændingen stiger over den indstillede spænding, som er indstillet af den eksterne feedback-modstand, overstiger tærskelspændingen, regulerer RT1720 IC-linien ved hjælp af MOSFET'erne til den eksterne belastning, indtil den justerbare fejltimer udløser og slukker MOSFET for at forhindre overophedning.
Når belastningen trækker mere end det aktuelle sætpunkt (indstillet af den eksterne sensormodstand forbundet mellem SNS og VCC) styrer IC belastningskontakten MOSFET som en strømkilde for at begrænse udgangsstrømmen, indtil fejltimeren slukker og slukker for MOSFET. FLT-output går også lavt, hvilket signalerer en fejl. Belastningskontakten MOSFET forbliver tændt, indtil VTMR når op på 1,4 V, hvilket giver tid til systemhåndtering, før MOSFET slukker.
RT1720 PGOOD-udgangen med åben dræning stiger, når belastningskontakten tænder helt, og MOSFETs kilde nærmer sig sin afløbsspænding. Dette udgangssignal kan bruges til at aktivere downstream-enheder eller til at signalere et system om, at normal drift nu kan begynde.
IC's SHDN-input deaktiverer alle funktioner og reducerer VCC-hvilestrømmen ned til 7μA.
Bemærk: Detaljer om den interne funktionalitet og skema er taget fra databladet.
Bemærk: Denne IC kan modstå omvendt forsyningsspænding op til 60V under jorden uden skader
Kredsløbskonstruktion
Til demonstration er dette overspændings- og overstrømsbeskyttelseskredsløb konstrueret på et håndlavet printkort ved hjælp af skematisk; De fleste af de komponenter, der bruges i denne vejledning, er overflademonterede komponenter, og derfor er et printkort obligatorisk til lodning og placering af det hele sammen.
Bemærk! Alle komponenter blev placeret så tæt som muligt for at reducere parasitisk kapacitans, induktans og modstand
Beregninger
Dataarket for denne IC giver os alle de nødvendige detaljer til beregning af fejltimeren, overspændingsbeskyttelsen og overstrømsbeskyttelsen til denne IC.
Beregning af fejltimerkondensator
I tilfælde af en lang fejl tændes og slukkes GATE gentagne gange. Tænd / sluk-tiderne (tGATE_ON og tGATE_OFF) styres af TMR-opladnings- og afladningsstrømmen (iTMR_UP og iTMR_DOWN) og spændingsforskellen mellem TMR-lås og frigørelsestærskler (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 = 4,7 uF x (1,40 V - 0,5 V) / 3 uA = 1,41 S
Current Sense Resistor Beregning
Den nuværende følemodstand kan beregnes ved hjælp af følgende formel
Rsns = VSNS / ILIM = 50mV / 2A = 25mR
Bemærk: 50mV-værdien angivet i databladet
Beregning af overspændingsbeskyttelse
VOUT_OVP = 1,25V x (1+ R2 / R1) = 1,25 x (1+ 100k / 10k) = 1,25 x (11) = 13,75V
Test af overspænding og strømbeskyttelseskredsløb
For at teste kredsløbet bruges følgende værktøjer og opsætning,
- 12V switch mode strømforsyning (SMPS)
- Meco 108B + multimeter
- Hantech 600BE USB pc oscilloskop
For at konstruere kredsløbet anvendes 1% metalfilmmodstande, og kondensatorernes tolerance tages ikke i betragtning.
Rumtemperaturen var 22 grader Celsius under test.
Testopsætningen
Følgende opsætning bruges til at teste kredsløbet
Til demonstrationsformål brugte jeg en buck-konverter til at variere kredsløbets indgangsspænding
- De 10 ohm effektmodstande fungerer som belastninger,
- Afbryderen er der for hurtigt at tilføje overskydende belastning. Du kan observere det i videoen nedenfor.
- Mecho 108B + viser indgangsspændingen.
- Mecho 450B + viser belastningsstrømmen.
Nu som du kan se i ovenstående billede, har jeg øget indgangsspændingen, og IC begynder at begrænse strømmen, fordi den er i fejltilstand nu.
Hvis funktionsprincippet for kredsløbet ikke er klart for dig, skal du se videoen.
Bemærk: Bemærk, at jeg til demonstrationsformål har øget værdien for fejltimeren.
Ansøgninger
Dette er en meget nyttig IC og kan bruges til mange applikationer, hvoraf nogle er anført nedenfor
- Automotive / Avionic Surge Protection
- Hot-Swap / Live indsættelse
- High-side switch til batteridrevne systemer
- Iboende sikkerhedsapplikationer
- Omvendt polaritetsbeskyttelse
Jeg håber, du kunne lide denne artikel og lærte noget nyt. Fortsæt læsning, fortsæt med at lære, fortsæt med at bygge, og jeg vil se dig i det næste projekt.