使用带有故障定时器的RT1720热插拔控制器的过压,过流,瞬态电压和反极性保护电路
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通常在电子电路中,绝对有必要使用特殊的保护单元来保护电路免受过压、过流、瞬态电压和反极性等影响。因此,为了保护电路免受这些浪涌的影响,Richtek半导体推出了RT1720A IC,这是一种过度简化的保护IC,旨在满足需求。低成本、小尺寸和极少的组件要求使该电路非常适合用于许多不同的实际和嵌入式应用。
因此,在本文中,我将设计,计算和测试这个保护电路,最后,将有一个详细的视频展示电路的工作原理,让我们开始吧。另外,请检查我们之前的保护电路。
IC RT1720
它是一种低成本的保护IC,旨在简化实现。关于IC的一个有趣的事实是,这个IC的尺寸仅为4.8 x 2.9 x 0.75 mm。所以,不要被图像所迷惑,这个IC非常小,引脚间距只有0.5mm。
IC RT1720特点:
•宽输入工作范围:5V ~ 80V
•负输入电压额定为−60V
•输出箝位电压可调
•可调过流保护
•可编程定时器故障保护
•低关机电流
•内部电荷泵N-MOSFET驱动
•过电压快速80mA MOSFET关断
•故障输出指示
功能列表和尺寸参数取自数据表。
线路图
如前所述,该电路可用于:
•瞬态电压浪涌抑制器
•过压保护电路
•过流保护电路
•浪涌保护电路
•反极性保护电路
另外,检查我们之前的保护电路:
•使用NTC热敏电阻限制浪涌电流
•过电压保护电路
•短路保护电路
•反极性保护电路
•电子断路器
组件的要求
这个保护电路是如何工作的?
如果仔细观察上面的原理图,您可以看到有两个端子,一个用于输入,另一个用于输出。输入电压通过输入端子馈电。
100K上拉电阻R8将SHDN引脚拉高。因此,通过使这个引脚高使IC。
25mR电阻R7设置了这个IC的电流限制。如果你想知道我是如何得到电流检测电阻的25mR值的,你可以在本文的计算部分找到它。
晶体管T1、二极管D2、电阻R6和MOSFET Q2一起构成反极性保护电路。一般来说,当电压电路电压的VIN销第一把SHDN通过VCC销销高和权力IC然后现在流经电流检测电阻R6二极管D2在正向偏压条件下,这使得T1,电流流经晶体管使也使Q1的MOSFET Q2现在目前可以流穿过MOSFET到负载。
现在,当反向电压施加到VIN端子时,二极管D2处于反向偏置状态,现在不能流过MOSFET。电阻R3和R4形成一个分压器,作为反馈,使过压保护。如果您想知道我是如何计算电阻值的,您可以在本文的计算部分找到它。
MOSFET Q1和Q2形成外部N-MOSFET负载开关。如果电压高于外部反馈电阻设定的设定电压,超过RT1720 IC线使用外部负载开关MOSFET调节的阈值电压,直到可调故障定时器跳闸并关闭MOSFET以防止过热。
当负载超过电流设定点(由连接在SNS和VCC之间的外部检测电阻设置)时,IC控制负载开关MOSFET作为电流源限制输出电流,直到故障定时器跳闸并关闭MOSFET。此外,FLT输出变低,表示有故障。负载开关MOSFET保持打开,直到VTMR达到1.4V,在MOSFET关闭之前为任何系统维护提供时间。
当负载开关完全打开并且MOSFET的源极接近漏极电压时,RT1720的漏极PGOOD输出上升。该输出信号可用于使能下游设备或向系统发出信号,现在可以开始正常操作。
IC的SHDN输入禁用所有功能,并将VCC静态电流降低至7μA。
注:关于内部功能和原理图的详细信息取自数据表。
注意:该IC可以承受高达60V的反向电源电压而不会损坏
电路结构
为了演示,该过压和过流保护电路在原理图的帮助下在手工PCB上构建;本教程中使用的大多数组件都是表面安装组件,因此,PCB是焊接和放置在一起的必要条件。
注意!所有的元件都尽可能地放置在一起,以减少寄生电容、电感和电阻
计算
该IC的数据表为我们提供了计算该IC的故障定时器,过压保护和过流保护所需的所有细节。
故障定时器电容计算
在长时间故障的情况下,GATE将反复打开和关闭。通断时间(tGATE_ON和tGATE_OFF)由TMR充放电电流(iTMR_UP和iTMR_DOWN)和TMR锁存和锁存阈值(VTMR_L - VTMR_UL)之间的电压差控制:
电流检测电阻计算
电流检测电阻可由下式计算
注:50mV值由数据表给出
过电压保护计算
过电压和电流保护电路测试
为了测试电路,使用以下工具和设置:
1.12V开关电源(SMPS)
2.Meco 108B+万用表
3.汉科600BE USB PC示波器
为了构建电路,使用了1%的金属膜电阻,并且不考虑电容器的公差。
测试时室温为22摄氏度。
测试设置
下面的设置用于测试电路
为了演示,我使用降压转换器来改变电路的输入电压
•10欧姆的功率电阻作为负载,
•开关的作用是迅速增加多余的负荷。你可以在下面的视频中观察到。
•mecho 108B+显示输入电压。
•mecho 450B+显示负载电流。
现在,正如您在上图中看到的,我已经增加了输入电压,并且IC开始限制电流,因为它现在处于故障状态。
注意:请注意,为了演示目的,我增加了故障计时器的值。
应用程序
这是一个非常有用的IC,可用于许多应用,其中一些列在下面:
•汽车/航空电子电涌保护
•热交换/生活插入
•用于电池供电系统的高侧开关
•本质安全应用
•反极性保护
本文编译自circuitdigest