오류 타이머가있는 RT1720 핫 스왑 컨트롤러를 사용하는 과전압, 과전류, 과도 전압 및 역 극성 보호 회로

종종 전자 회로에서는 과전압, 과전류, 과도 전압 및 역 극성 등으로부터 회로를 보호하기 위해 특수 보호 장치를 사용하는 것이 절대적으로 필요합니다. 따라서 이러한 서지로부터 회로를 보호하기 위해 Richtek Semiconductor는 요구 사항을 충족하도록 설계된 지나치게 단순화 된 보호 IC 인 RT1720A IC를 출시했습니다. 저비용의 작은 크기와 매우 적은 구성 요소 요구 사항으로 인해이 회로는 다양한 실용적이고 임베디드 응용 프로그램에 사용하기에 이상적입니다.

따라서이 기사에서는이 보호 회로를 설계, 계산 및 테스트 할 것이며 마지막으로 회로의 작동을 보여주는 자세한 비디오가있을 것이므로 시작하겠습니다. 또한 이전 보호 회로를 확인하십시오.

IC RT1720

구현을 단순화하도록 설계된 저비용 보호 IC입니다. IC에 대한 재미있는 사실은이 IC의 크기가 4.8 x 2.9 x 0.75mm에 불과하다는 것 입니다. 따라서 이미지에 속지 마십시오.이 IC는 매우 작고 핀 피치는 0.5mm에 불과합니다.

IC RT1720 특징:

• 넓은 입력 동작 범위: 5V ~ 80V
• -60V의 네거티브 입력 전압 정격
• 조정 가능한 출력 클램프 전압
• 조정 가능한 과전류 보호
• 오류 보호를위한 프로그래밍 가능 타이머
• 낮은 셧다운 전류
• 내부 차지 펌프 N-MOSFET 드라이브
• 과전압을위한 빠른 80mA MOSFET 차단
• 오류 출력 표시

기능 목록과 치수 매개 변수는 데이터 시트에서 가져옵니다.

회로도

앞서 언급했듯이이 회로는 다음 용도로 사용할 수 있습니다.

1. 과도 전압 서지 억 제기
2. 과전압 보호 회로
3. 과전류 보호 회로
4. 서지 보호 회로
5. 역 극성 보호 회로

또한 이전 보호 회로를 확인하십시오.

• NTC 서미스터를 사용한 돌입 전류 제한
• 과전압 보호 회로
• 단락 보호 회로
• 역 극성 보호 회로
• 전자 회로 차단기

필요한 구성 요소

Sl. 아니요	부속	유형	수량
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	트랜지스터	1
삼	1000pF	콘덴서	1
4	1N4148 (BAT20J)	다이오드	1
5	470uF, 25V	콘덴서	1
6	1uF, 16V	콘덴서	1
7	10 만, 1 %	저항기	4
8	25mR	저항기	1
9	IRF540	Mosfet	2
10	전원 공급 장치	30V, DC	1
11	커넥터 5mm	일반적인	2
10	클래드 보드	일반적인	1

이 보호 회로는 어떻게 작동합니까?

위의 회로도를 자세히 살펴보면 하나는 입력 용이고 다른 하나는 출력용입니다. 입력 전압은 입력 단자를 통해 공급됩니다.

100K 풀업 저항 R8은 SHDN 핀 높이를 당긴다. 따라서이 핀을 높이면 IC가 활성화됩니다.

25mR 저항 R7은 이 IC의 전류 제한을 설정한다. 전류 감지 저항기의 25mR 값을 어떻게 얻었는지 알고 싶다면이 기사의 계산 섹션에서 찾을 수 있습니다.

트랜지스터 T1, 다이오드 D2, 저항 R6 및 MOSFET Q2는 모두 함께 역 극성 보호 회로를 형성합니다. 일반적으로 회로 의 VIN 핀에 전압이인가되면 전압은 먼저 SHDN 핀을 High로 끌어 내고 VCC 핀을 통해 IC에 전원을 공급 한 다음 전류 감지 저항 R6을 통해 흐르고 이제 다이오드 D2 는 순방향 바이어스 상태에 있습니다. 트랜지스터 T1 을 켜고 전류가 트랜지스터를 통해 흐르게하여 MOSFET Q2 를 켜고 Q1 을 켜면 전류가 MOSFET을 통해 부하로 바로 흐를 수 있습니다.

이제 역 전압이 VIN 단자에 적용될 때 다이오드 D2 는 역 바이어스 상태에 있으며 이제 MOSFET을 통해 흐를 수 없습니다. 저항 R3 및 R4 는 과전압 보호를 가능하게하는 피드백 역할을하는 전압 분배기를 형성합니다. 저항 값을 어떻게 계산했는지 알고 싶다면이 기사의 계산 섹션에서 찾을 수 있습니다.

MOSFET Q1 및 Q2 는 외부 N-MOSFET 부하 스위치를 형성 합니다. 전압이 외부 피드백 저항에 의해 설정된 설정 전압 이상으로 상승하는 경우 RT1720 IC 라인은 조정 가능한 오류 타이머가 트립되고 MOSFET이 꺼져 과열을 방지 할 때까지 외부 부하 스위치 MOSFET을 사용하여 조절합니다.

부하가 전류 설정 점 (SNS와 VCC 사이에 연결된 외부 감지 저항에 의해 설정 됨)보다 많이 소모되면 IC는 부하 스위치 MOSFET을 전류 소스로 제어하여 오류 타이머가 트립되고 전원이 꺼질 때까지 출력 전류를 제한합니다. MOSFET. 또한 FLT 출력이 낮아져 오류를 알립니다. 부하 스위치 MOSFET은 VTMR이 1.4V에 도달 할 때까지 켜져 있으므로 MOSFET이 꺼지기 전에 시스템 하우스 키핑이 발생하는 시간을 제공합니다.

RT1720 오픈 드레인 PGOOD 출력은 부하 스위치가 완전히 켜지고 MOSFET의 소스가 드레인 전압에 접근하면 상승합니다. 이 출력 신호는 다운 스트림 장치를 활성화하거나 이제 정상 작동을 시작할 수 있음을 시스템에 알리는 데 사용할 수 있습니다.

IC의 SHDN 입력은 모든 기능을 비활성화하고 VCC 대기 전류를 7μA까지 낮 춥니 다.

참고: 내부 기능 및 회로도에 대한 자세한 내용은 데이터 시트 에서 가져옵니다 .

참고:이 IC는 손상없이 접지 아래 최대 60V까지 역 공급 전압을 견딜 수 있습니다.

회로 구성

데모를 위해이 과전압 및 과전류 보호 회로 는 회로도의 도움을 받아 Handmade PCB에 구성됩니다. 이 자습서에서 사용되는 대부분의 구성 요소는 표면 실장 구성 요소이므로 PCB는 납땜 및 모두 함께 배치하는 데 필수적입니다.

노트! 기생 커패시턴스, 인덕턴스 및 저항을 줄이기 위해 모든 구성 요소를 최대한 가깝게 배치했습니다.

계산

이 IC의 데이터 시트는이 IC에 대한 오류 타이머, 과전압 보호 및 과전류 보호를 계산하는 데 필요한 모든 세부 정보를 제공합니다.

오류 타이머 커패시터 계산

긴 오류가 발생하면 GATE가 반복적으로 켜지고 꺼집니다. 켜짐 및 꺼짐 타이밍 (tGATE_ON 및 tGATE_OFF)은 TMR 충전 및 방전 전류 (iTMR_UP 및 iTMR_DOWN)와 TMR 래치 및 래치 해제 임계 값 사이의 전압 차이 (VTMR_L-VTMR_UL)에 의해 제어됩니다.

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 = 1.41S

전류 감지 저항기 계산

전류 감지 저항은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

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

참고: 데이터 시트에 제공된 50mV 값

과전압 보호 계산

VOUT_OVP = 1.25V x (1+ R2 / R1) = 1.25 x (1+ 100k / 10k) = 1.25 x (11) = 13.75V

전압 및 전류 보호 회로 테스트

회로를 테스트하기 위해 다음 도구와 설정이 사용됩니다.

1. 12V 스위치 모드 전원 공급 장치 (SMPS)
2. Meco 108B + 멀티 미터
3. Hantech 600BE USB PC 오실로스코프

회로를 구성하기 위해 1 % 금속 필름 저항기가 사용되며 커패시터의 허용 오차는 고려되지 않습니다.

테스트 중 실내 온도는 섭씨 22도였습니다.

테스트 설정

다음 설정은 회로를 테스트하는 데 사용됩니다.

데모 목적으로 벅 컨버터를 사용하여 회로의 입력 전압을 변경했습니다.

• 10 Ohms 전력 저항은 부하로 작동합니다.
• 스위치는 초과 부하를 빠르게 추가하기 위해 있습니다. 아래 영상에서 볼 수 있습니다.
• 입력 전압을 보여주는 메코 108B +.
• 부하 전류를 보여주는 mecho 450B +.

이제 위 이미지에서 볼 수 있듯이 입력 전압을 높이고 IC는 현재 오류 상태이기 때문에 전류를 제한하기 시작합니다.

회로의 작동 원리가 명확하지 않은 경우 비디오를 시청하십시오.

참고: 데모 목적으로 오류 타이머의 값을 늘 렸습니다.

응용

이것은 매우 유용한 IC이며 많은 애플리케이션에 사용할 수 있으며 그중 일부는 아래에 나열되어 있습니다.

• 자동차 / 항공 전자 서지 보호
• 핫스왑 / 라이브 삽입
• 배터리 구동 시스템 용 하이 사이드 스위치
• 본질 안전 애플리케이션
• 역 극성 보호

이 기사를 좋아하고 새로운 것을 배웠기를 바랍니다. 계속 읽고, 배우고, 계속 건축하면 다음 프로젝트에서 뵙겠습니다.