زيادة الجهد ، والتيار الزائد ، والجهد العابر ، ودائرة حماية القطبية العكسية باستخدام وحدة تحكم المبادلة الساخنة RT1720 مع مؤقت خطأ

في كثير من الأحيان في الدائرة الإلكترونية ، من الضروري للغاية استخدام وحدة حماية خاصة لحماية الدائرة من الجهد الزائد والتيار الزائد والجهد العابر والقطبية العكسية وما إلى ذلك. لذلك ، لحماية الدائرة من هذه الارتفاعات ، قدم Richtek Semiconductor RT1720A IC وهو عبارة عن IC حماية مبسطة ومصممة لتلبية الاحتياجات. الحجم الصغير منخفض التكلفة ومتطلبات المكونات القليلة جدًا تجعل هذه الدائرة مثالية للاستخدام في العديد من التطبيقات العملية والمدمجة المختلفة.

لذلك ، في هذه المقالة ، سأقوم بتصميم ، وحساب ، واختبار دائرة الحماية هذه ، وفي النهاية ، سيكون هناك فيديو مفصل يوضح عمل الدائرة ، لذا فلنبدأ. تحقق أيضًا من دوائر الحماية السابقة.

IC RT1720

إنها IC حماية منخفضة التكلفة مصممة لتبسيط التنفيذ. حقيقة ممتعة حول IC هي أن حجم IC هو فقط 4.8 × 2.9 × 0.75 ملم. لذلك ، لا تنخدع بالصورة ، هذا IC صغير للغاية ، ودرجة الدبوس 0.5 مم فقط.

ميزات IC RT1720:

نطاق تشغيل الإدخال الواسع: من 5 فولت إلى 80 فولت
تصنيف جهد الإدخال السلبي إلى −60V
قابل للتعديل الناتج المشبك الجهد
قابل للتعديل حماية من التيار الزائد
مؤقت قابل للبرمجة لحماية الأعطال
انخفاض الاغلاق الحالي
مضخة الشحن الداخلية محرك N-MOSFET
إيقاف تشغيل MOSFET بسرعة 80 مللي أمبير للجهد الزائد
إشارة إخراج خطأ

يتم أخذ قائمة الميزات ومعلمات الأبعاد من ورقة البيانات.

مخطط الرسم البياني

كما ذكرنا سابقًا ، يمكن استخدام هذه الدائرة من أجل:

كابح زيادة الجهد العابر
دائرة حماية الجهد الزائد
دائرة حماية التيار الزائد
دائرة حماية الطفرة
دائرة حماية قطبية عكسية

تحقق أيضًا من دوائر الحماية السابقة:

Inrush Current Limiting باستخدام NTC Thermistor
دائرة حماية الجهد الزائد
دائرة حماية ماس كهربائى
دائرة حماية القطبية العكسية
قواطع دوائر إلكترونية

المكونات مطلوبة

SL. لا	القطع	نوع	كمية
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	الترانزستور	1
3	1000pF	مكثف	1
4	1N4148 (BAT20J)	الصمام الثنائي	1
5	470 فائق التوهج ، 25 فولت	مكثف	1
6	1 فائق التوهج ، 16 فولت	مكثف	1
7	100 ألف ، 1٪	المقاوم	4
8	25 م	المقاوم	1
9	IRF540	موسفيت	2
10	وحدة امدادات الطاقة	30 فولت ، تيار مستمر	1
11	موصل 5 مم	عام	2
10	اللوح	عام	1

كيف تعمل دائرة الحماية هذه؟

إذا نظرت عن كثب إلى المخطط أعلاه ، يمكنك أن ترى أن هناك محطتين طرفين ، أحدهما للإدخال والآخر للإخراج. يتم تغذية جهد الدخل من خلال طرف الإدخال.

يقوم مقاوم السحب 100K R8 بسحب دبوس SHDN عاليًا. لذلك ، من خلال جعل هذا الدبوس مرتفعًا ، يمكّن IC.

و 25mR المقاوم R7 يحدد الحد الحالي من هذا IC. إذا كنت تريد أن تعرف كيف حصلت على قيمة 25mR لمقاومة المعنى الحالية ، فيمكنك العثور عليها في قسم الحساب في هذه المقالة.

يشكل كل من الترانزستور T1 والصمام الثنائي D2 والمقاوم R6 و MOSFET Q2 معًا دائرة حماية القطبية العكسية. بشكل عام ، عندما يتم تطبيق الجهد على دبوس VIN للدائرة ، يسحب الجهد أولاً دبوس SHDN High ويغذي IC عبر دبوس VCC ، ثم يتدفق عبر المقاوم المعنى الحالي R6 الآن الصمام الثنائي D2 في حالة تحيز أمامي ، هذا يجعل الترانزستور T1 يتدفق ويتدفق التيار عبر الترانزستور مما يجعل MOSFET Q2 الذي يجعل Q1 قيد التشغيل والآن يمكن للتيار أن يتدفق مباشرة عبر MOSFET إلى الحمل.

الآن عندما يتم تطبيق جهد عكسي على محطة VIN ، يكون الصمام الثنائي D2 في حالة انحياز عكسي ولا يمكنه الآن التدفق عبر MOSFET. يشكل المقاومان R3 و R4 مقسم جهد يعمل بمثابة تغذية مرتدة تمكن من حماية الجهد الزائد. إذا كنت تريد معرفة كيفية حساب قيم المقاوم ، فيمكنك العثور عليها في قسم الحساب في هذه المقالة.

يشكل MOSFET Q1 و Q2 مفتاح تحميل N-MOSFET خارجي. إذا ارتفع الجهد فوق الجهد المحدد الذي تم ضبطه بواسطة مقاوم التغذية المرتدة الخارجية يتجاوز جهد العتبة ، فإن خط RT1720 IC ينظم باستخدام MOSFET لمفتاح الحمل الخارجي ، حتى يقوم مؤقت الخطأ القابل للضبط بإيقاف تشغيل MOSFET لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

عندما يرسم الحمل أكثر من نقطة الضبط الحالية (التي تم تعيينها بواسطة المقاوم الخارجي المتصل بين SNS و VCC) ، يتحكم IC في مفتاح التحميل MOSFET كمصدر حالي للحد من تيار الخرج ، حتى يقوم مؤقت الخطأ برحلات وإيقاف تشغيل موسفيت. أيضًا ، ينخفض خرج FLT ، مما يشير إلى وجود خطأ. يظل مفتاح التحميل MOSFET قيد التشغيل حتى يصل VTMR إلى 1.4 فولت ، مما يتيح الوقت لأي نظام تنظيف منزلي يحدث قبل إيقاف تشغيل MOSFET.

يرتفع خرج RT1720 ذو الصرف المفتوح PGOOD عندما يتم تشغيل مفتاح التحميل بالكامل ويقترب مصدر MOSFET من جهد التصريف الخاص به. يمكن استخدام إشارة الخرج هذه لتمكين أجهزة المصب أو للإشارة إلى نظام يمكن أن يبدأ التشغيل العادي الآن.

يعمل إدخال SHDN الخاص بـ IC على تعطيل جميع الوظائف ويقلل من تيار VCC الهادئ إلى 7μA.

ملاحظة: يتم أخذ التفاصيل المتعلقة بالوظيفة الداخلية والتخطيطي من ورقة البيانات.

ملحوظة: يمكن أن يتحمل IC هذا الجهد العكسي للإمداد حتى 60 فولت تحت الأرض دون ضرر

بناء الدوائر

للتوضيح ، يتم إنشاء هذا الجهد الزائد ودائرة الحماية الحالية على PCB يدويًا بمساعدة التخطيطي ؛ معظم المكونات المستخدمة في هذا البرنامج التعليمي عبارة عن مكونات مثبتة على السطح ، ومن ثم فإن PCB إلزامي للحام ووضعها معًا.

ملحوظة! تم وضع جميع المكونات في أقرب مكان ممكن لتقليل السعة الطفيلية والحث والمقاومة

العمليات الحسابية

توفر لنا ورقة البيانات الخاصة بهذا IC جميع التفاصيل اللازمة لحساب مؤقت الخطأ وحماية الجهد الزائد وحماية التيار الزائد لهذا IC.

حساب الموقت خطأ مكثف

في حالة حدوث خطأ طويل ، سيتم تشغيل GATE وإيقاف تشغيله بشكل متكرر. يتم التحكم في توقيتات التشغيل والإيقاف (tGATE_ON و tGATE_OFF) بواسطة تيارات الشحن والتفريغ TMR (iTMR_UP و iTMR_DOWN) وفرق الجهد بين مزلاج TMR وعتبات الفتح (VTMR_L - VTMR_UL):

t _{GATE_ON} = C _TMR * (_{VTMR_L} - _{VTMR_UL}) / (i _{TMR_UP}) tGATE_ON = 4.7 فائق التوهج × (1.40 فولت - 0.5 فولت) / 25uA = 169 مللي ثانية t _{GATE_OFF =} C _{TMR *} (V _{TMR_L -} V _{TMR_UL}) / (i _{TMR_DOWN}) tGATE_OFF = 4.7 فائق التوهج × (1.40 فولت - 0.5 فولت) / 3uA = 1.41 جنوبًا

حساب المقاوم المعنى الحالي

يمكن حساب المقاوم بالمعنى الحالي بالصيغة التالية

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

ملاحظة: قيمة 50mV التي تقدمها ورقة البيانات

حساب حماية الجهد الزائد

VOUT_OVP = 1.25 فولت × (1+ R2 / R1) = 1.25 × (1+ 100 كيلو / 10 كيلو) = 1.25 × (11) = 13.75 فولت

اختبار على دائرة حماية الجهد والتيار

لاختبار الدائرة ، يتم استخدام الأدوات والإعدادات التالية ،

مزود طاقة وضع التبديل 12 فولت (SMPS)
ميكو 108 ب + مالتيميتر
راسم الكمبيوتر USB Hantech 600BE

لإنشاء الدائرة ، يتم استخدام 1٪ من مقاومات الأفلام المعدنية ولا يتم أخذ التسامح مع المكثفات في الاعتبار.

كانت درجة حرارة الغرفة 22 درجة مئوية أثناء الاختبار.

إعداد الاختبار

يتم استخدام الإعداد التالي لاختبار الدائرة

لغرض العرض التوضيحي ، استخدمت محول باك لتغيير جهد الدخل للدائرة

تعمل مقاومات الطاقة 10 أوم كأحمال ،
المفتاح موجود لإضافة الحمل الزائد بسرعة. يمكنك مشاهدته في الفيديو أدناه.
يظهر Mecho 108B + جهد الدخل.
يعرض mecho 450B + الحمل الحالي.

الآن كما ترون في الصورة أعلاه ، قمت بزيادة جهد الدخل وبدأ IC في الحد من التيار لأنه في حالة خطأ الآن.

إذا لم يكن مبدأ عمل الدائرة واضحًا لك ، فيرجى مشاهدة الفيديو.

ملاحظة: يرجى ملاحظة أنه لأغراض العرض التوضيحي ، قمت بزيادة قيمة مؤقت الخطأ.

التطبيقات

هذا IC مفيد للغاية ويمكن استخدامه للعديد من التطبيقات ، بعضها مدرج أدناه

حماية السيارات / إلكترونيات الطيران
التبديل السريع / الإدراج المباشر
مفتاح عالي الجانب للأنظمة التي تعمل بالبطارية
تطبيقات السلامة الجوهرية
عكس حماية قطبية

أتمنى أن تكون قد أحببت هذا المقال وتعلمت شيئًا جديدًا. استمر في القراءة ، استمر في التعلم ، استمر في البناء وسأراكم في المشروع التالي.