Lebih dari tegangan, arus berlebih, tegangan transien & sirkuit perlindungan polaritas terbalik menggunakan pengontrol hot swap rt1720 dengan timer kesalahan

Seringkali dalam rangkaian elektronik, sangatlah penting untuk menggunakan unit perlindungan khusus untuk melindungi rangkaian dari tegangan lebih, arus lebih, tegangan transien, dan polaritas terbalik, dan sebagainya. Jadi, untuk melindungi rangkaian dari lonjakan ini, Richtek Semiconductor memperkenalkan IC RT1720A yang merupakan IC perlindungan yang terlalu disederhanakan yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan. Ukuran kecil berbiaya rendah dan persyaratan komponen yang sangat sedikit membuat rangkaian ini ideal untuk digunakan untuk berbagai aplikasi praktis dan tertanam.

Jadi, dalam artikel ini, saya akan merancang, menghitung, dan menguji sirkuit perlindungan ini dan akhirnya, akan ada video detail yang menunjukkan cara kerja sirkuit, jadi mari kita mulai. Juga, periksa sirkuit perlindungan kami sebelumnya.

IC RT1720

Ini adalah IC perlindungan berbiaya rendah yang dirancang untuk menyederhanakan implementasi. Fakta menarik tentang IC ini adalah ukuran IC ini hanya 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Jadi, jangan terkecoh dengan gambarnya, IC ini sangat mungil, dan jarak pin hanya 0,5mm.

Fitur IC RT1720:

Rentang Operasi Input Lebar: 5V hingga 80V
Peringkat Tegangan Input Negatif hingga −60V
Tegangan Clamp Output yang Dapat Disesuaikan
Perlindungan Arus Berlebih yang Dapat Disesuaikan
Timer yang Dapat Diprogram untuk Perlindungan Kesalahan
Arus Shutdown Rendah
Penggerak N-MOSFET Pompa Pengisian Internal
Matikan MOSFET 80mA Cepat untuk Tegangan Lebih
Indikasi Output Kesalahan

Daftar fitur dan parameter dimensi diambil dari lembar data.

Diagram Sirkuit

Seperti yang disebutkan sebelumnya sirkuit ini dapat digunakan untuk:

Penekan lonjakan tegangan transien
Sirkuit proteksi tegangan lebih
Sirkuit proteksi arus berlebih
Sirkuit pelindung lonjakan arus
Sirkuit perlindungan polaritas terbalik

Juga, periksa sirkuit perlindungan kami sebelumnya:

Pembatasan Arus Masuk menggunakan Termistor NTC
Sirkuit Perlindungan Tegangan Lebih
Sirkuit Perlindungan Sirkuit Pendek
Sirkuit Perlindungan Polaritas Terbalik
Pemutus Sirkuit Elektronik

Komponen Diperlukan

Sl.No	Bagian	Tipe	Kuantitas
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	Transistor	1
3	1000pF	Kapasitor	1
4	1N4148 (BAT20J)	Diode	1
5	470uF, 25V	Kapasitor	1
6	1uF, 16V	Kapasitor	1
7	100K, 1%	Penghambat	4
8	25mR	Penghambat	1
9	IRF540	Mosfet	2
10	Unit Catu Daya	30V, DC	1
11	Konektor 5mm	Umum	2
10	Cladboard	Umum	1

Bagaimana Sirkuit Perlindungan ini Bekerja?

Jika Anda melihat lebih dekat pada skema di atas, Anda dapat melihat ada dua terminal, satu untuk input dan satu lagi untuk output. Tegangan input diumpankan melalui terminal input.

The 100K pull-up resistor R8 menarik SHDN pin tinggi. Jadi, dengan membuat pin ini tinggi memungkinkan IC.

The 25mR resistor R7 menetapkan batas saat ini IC ini. Jika Anda ingin tahu bagaimana saya mendapatkan nilai 25mR untuk resistor sense saat ini, Anda dapat menemukannya di bagian perhitungan artikel ini.

Transistor T1, dioda D2, resistor R6, dan MOSFET Q2 semuanya membentuk sirkuit perlindungan polaritas terbalik. Secara umum, ketika tegangan diterapkan ke pin VIN rangkaian, tegangan pertama-tama menarik pin SHDN Tinggi dan memberi daya pada IC melalui pin VCC kemudian mengalir melalui resistor sensor arus R6 sekarang dioda D2 dalam kondisi bias maju, ini membuat transistor T1 menyala dan arus mengalir melalui transistor yang membuat MOSFET Q2 menyala yang juga membuat Q1 menyala dan sekarang arus dapat mengalir melalui MOSFET ke beban.

Sekarang ketika tegangan balik diterapkan ke terminal VIN, dioda D2 dalam kondisi bias balik dan sekarang tidak dapat mengalir melalui MOSFET. Resistor R3 dan R4 membentuk pembagi tegangan yang bertindak sebagai umpan balik yang memungkinkan proteksi tegangan lebih. Jika Anda ingin mengetahui cara menghitung nilai resistor, Anda dapat menemukannya di bagian perhitungan di artikel ini.

MOSFET Q1 dan Q2 membentuk sakelar beban N-MOSFET eksternal. Jika tegangan naik di atas tegangan yang ditetapkan yang diatur oleh resistor umpan balik eksternal melebihi tegangan ambang batas, jalur IC RT1720 mengatur menggunakan MOSFET sakelar beban eksternal, hingga pengatur waktu kesalahan yang dapat disetel trip dan mematikan MOSFET untuk mencegah panas berlebih.

Ketika beban menarik lebih dari titik setel saat ini (diatur oleh resistor sensor eksternal yang terhubung antara SNS dan VCC), IC mengontrol sakelar beban MOSFET sebagai sumber arus untuk membatasi arus keluaran, sampai pengatur waktu kesalahan trip dan mematikan MOSFET. Selain itu, output FLT menjadi rendah, menandakan adanya kesalahan. Sakelar beban MOSFET tetap menyala hingga VTMR mencapai 1.4V, memberikan waktu agar pembenahan sistem terjadi sebelum MOSFET mati.

Output PGOOD saluran terbuka RT1720 naik ketika sakelar beban menyala penuh dan sumber MOSFET mendekati tegangan pembuangannya. Sinyal keluaran ini dapat digunakan untuk mengaktifkan perangkat hilir atau untuk memberi sinyal sistem yang sekarang operasi normal dapat dimulai.

Input SHDN IC menonaktifkan semua fungsi dan mengurangi arus diam VCC hingga 7μA.

Catatan: Detail tentang fungsionalitas dan skema internal diambil dari lembar data.

Catatan: IC ini dapat menahan tegangan suplai balik hingga 60V di bawah tanah tanpa kerusakan

Konstruksi Sirkuit

Untuk demonstrasi, rangkaian proteksi tegangan lebih dan arus lebih ini dibangun pada PCB Buatan Tangan dengan bantuan skema; Sebagian besar komponen yang digunakan dalam tutorial ini adalah komponen yang dipasang di permukaan, oleh karena itu, PCB wajib untuk menyolder dan menempatkan semuanya bersama-sama.

Catatan! Semua komponen ditempatkan sedekat mungkin untuk mengurangi kapasitansi parasit, induktansi, dan resistansi

Perhitungan

Lembar data IC ini memberi kita semua detail yang diperlukan untuk menghitung Timer Kesalahan, perlindungan tegangan lebih, dan perlindungan arus lebih untuk IC ini.

Perhitungan Kapasitor Pengatur Waktu Kesalahan

Jika terjadi masalah yang lama, GATE akan menyala dan mati berulang kali. Pengaturan waktu hidup dan mati (tGATE_ON dan tGATE_OFF) dikontrol oleh arus pengisian dan pengosongan TMR (iTMR_UP dan iTMR_DOWN) dan perbedaan tegangan antara latch TMR dan ambang unlatch (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

Perhitungan Resistor Sense Saat Ini

Resistor sensor arus dapat dihitung dengan rumus berikut

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

Catatan: Nilai 50mV yang diberikan oleh lembar data

Perhitungan Perlindungan Tegangan Berlebih

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

Pengujian Lebih Dari Tegangan dan Sirkuit Perlindungan Arus

Untuk menguji sirkuit, alat dan pengaturan berikut digunakan,

Catu Daya Mode Sakelar 12V (SMPS)
Meco 108B + Multimeter
Osiloskop USB PC Hantech 600BE

Untuk membangun sirkuit, 1% Resistor Film Logam digunakan dan toleransi kapasitor tidak diperhitungkan.

Suhu ruangan adalah 22 derajat Celcius selama pengujian.

Pengaturan Tes

Setup berikut digunakan untuk menguji sirkuit

Untuk tujuan demonstrasi, saya menggunakan konverter uang untuk memvariasikan tegangan input rangkaian

Resistor daya 10 Ohm bertindak sebagai beban,
Sakelar ada untuk menambah beban berlebih dengan cepat. Anda dapat mengamatinya di video yang diberikan di bawah ini.
Mecho 108B + menunjukkan tegangan input.
Mecho 450B + menunjukkan Arus Beban.

Sekarang seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, saya telah meningkatkan tegangan input dan IC mulai membatasi arus karena sekarang dalam kondisi gagal.

Jika prinsip kerja rangkaian tidak jelas bagi Anda, silakan tonton videonya.

Catatan: Harap dicatat bahwa untuk tujuan demonstrasi saya telah meningkatkan nilai untuk pengatur waktu kesalahan.

Aplikasi

Ini adalah IC yang sangat berguna dan dapat digunakan untuk banyak aplikasi, beberapa di antaranya tercantum di bawah

Perlindungan Surge Otomotif / Avionik
Hot-Swap / Live Insertion
Sakelar Sisi Tinggi untuk Sistem Bertenaga Baterai
Aplikasi Keamanan Intrinsik
Perlindungan Polaritas Terbalik

Saya harap Anda menyukai artikel ini dan mempelajari sesuatu yang baru. Teruslah membaca, terus belajar, terus membangun dan sampai jumpa di proyek berikutnya.