Circuit de protection contre les surtensions, les surintensités, les tensions transitoires et l'inversion de polarité à l'aide du contrôleur RT1720 remplaçable à chaud avec minuterie de défaut

Souvent, dans un circuit électronique, il est absolument nécessaire d'utiliser une unité de protection spéciale pour protéger le circuit contre les surtensions, les surintensités, les tensions transitoires et l'inversion de polarité, etc. Ainsi, pour protéger le circuit de ces surtensions, Richtek Semiconductor a présenté le RT1720A IC, un circuit intégré de protection simplifié conçu pour répondre aux besoins. La petite taille à faible coût et le très peu d'exigences en matière de composants rendent ce circuit idéal pour être utilisé pour de nombreuses applications pratiques et intégrées.

Donc, dans cet article, je vais concevoir, calculer et tester ce circuit de protection et enfin, il y aura une vidéo détaillée montrant le fonctionnement du circuit, alors commençons. Vérifiez également nos précédents circuits de protection.

IC RT1720

Il s'agit d'un circuit intégré de protection à faible coût conçu pour simplifier la mise en œuvre. Un fait amusant à propos du CI est que la taille de ce CI n'est que de 4,8 x 2,9 x 0,75 mm. Donc, ne vous laissez pas berner par l'image, ce circuit intégré est extrêmement petit et le pas des broches n'est que de 0,5 mm.

Caractéristiques de l'IC RT1720:

• Large plage de fonctionnement d'entrée: 5V à 80V
• Tension d'entrée négative jusqu'à -60 V
• Tension de serrage de sortie réglable
• Protection réglable contre les surintensités
• Minuterie programmable pour la protection contre les pannes
• Faible courant d'arrêt
• Pompe de charge interne N-MOSFET Drive
• Arrêt rapide du MOSFET 80mA pour surtension
• Indication de sortie de défaut

La liste des fonctionnalités et les paramètres de dimension sont extraits de la feuille de données.

Schéma

Comme mentionné précédemment, ce circuit peut être utilisé pour:

1. Suppresseur de surtension transitoire
2. Circuit de protection contre les surtensions
3. Circuit de protection contre les surintensités
4. Circuit de protection contre les surtensions
5. Circuit de protection contre l'inversion de polarité

Consultez également nos précédents circuits de protection:

• Limitation du courant d'appel à l'aide de la thermistance NTC
• Circuit de protection contre les surtensions
• Circuit de protection contre les courts-circuits
• Circuit de protection contre l'inversion de polarité
• Disjoncteur électronique

Composants requis

Sl.Non	les pièces	Type	Quantité
1	RT1720	IC	1
2	MMBT3904	Transistor	1
3	1000pF	Condensateur	1
4	1N4148 (BAT20J)	Diode	1
5	470uF, 25 V	Condensateur	1
6	1uF, 16V	Condensateur	1
sept	100 000, 1%	Résistance	4
8	25mR	Résistance	1
9	IRF540	Mosfet	2
dix	Bloc d'alimentation	30 V, CC	1
11	Connecteur 5mm	Générique	2
dix	Placard	Générique	1

Comment fonctionne ce circuit de protection?

Si vous regardez attentivement le schéma ci-dessus, vous pouvez voir qu'il y a deux bornes, l'une pour l'entrée et l'autre pour la sortie. La tension d'entrée est fournie par la borne d'entrée.

La résistance pull-up R8 de 100K tire la broche SHDN vers le haut. Ainsi, en rendant cette broche haute, le CI est activé.

La résistance R7 de 25 mR définit la limite de courant de ce circuit intégré. Si vous voulez savoir comment j'ai obtenu la valeur de 25mR pour la résistance de détection de courant, vous pouvez la trouver dans la section calcul de cet article.

Le transistor T1, la diode D2, la résistance R6 et le MOSFET Q2 forment tous ensemble le circuit de protection contre l'inversion de polarité. En général, lorsque la tension est appliquée à la broche VIN du circuit, la tension tire d'abord la broche SHDN High et alimente le circuit intégré via la broche VCC, puis elle traverse la résistance de détection de courant R6 maintenant la diode D2 est en état de polarisation directe, ce rend le transistor T1 passant et le courant circule à travers le transistor qui rend le MOSFET Q2 sur lequel rend également le Q1 passant et maintenant le courant peut circuler à travers le MOSFET sur la charge.

Maintenant, lorsqu'une tension inverse est appliquée à la borne VIN, la diode D2 est en état de polarisation inverse et ne peut plus traverser le MOSFET. Les résistances R3 et R4 forment un diviseur de tension qui agit comme une rétroaction qui active la protection contre les surtensions. Si vous voulez savoir comment j'ai calculé les valeurs de résistance, vous pouvez le trouver dans la section calcul de cet article.

Les MOSFET Q1 et Q2 forment un commutateur de charge N-MOSFET externe. Si la tension dépasse la tension réglée qui est réglée par la résistance de rétroaction externe dépasse la tension de seuil, la ligne RT1720 IC régule à l'aide des MOSFET de commutation de charge externe, jusqu'à ce que la minuterie de défaut réglable se déclenche et éteint le MOSFET pour éviter la surchauffe.

Lorsque la charge consomme plus que le point de consigne actuel (défini par la résistance de détection externe connectée entre SNS et VCC), l'IC contrôle le commutateur de charge MOSFET comme source de courant pour limiter le courant de sortie, jusqu'à ce que la minuterie de défaut se déclenche et éteigne le MOSFET. De plus, la sortie FLT devient basse, signalant un défaut. Le commutateur de charge MOSFET reste activé jusqu'à ce que le VTMR atteigne 1,4 V, ce qui laisse le temps à tout entretien du système avant que le MOSFET s'éteigne.

La sortie PGOOD à drain ouvert RT1720 augmente lorsque l'interrupteur de charge est complètement activé et que la source du MOSFET s'approche de sa tension de drain. Ce signal de sortie peut être utilisé pour activer des dispositifs en aval ou pour signaler à un système que le fonctionnement normal peut maintenant commencer.

L'entrée SHDN de l'IC désactive toutes les fonctions et réduit le courant de repos du VCC à 7 μA.

Remarque: les détails sur la fonctionnalité interne et le schéma sont tirés de la fiche technique.

Remarque: ce circuit intégré peut supporter des tensions d'alimentation inverses jusqu'à 60 V sous la terre sans dommage

Construction de circuits

Pour la démonstration, ce circuit de protection contre les surtensions et les surintensités est construit sur un PCB fait à la main à l'aide du schéma; La plupart des composants utilisés dans ce didacticiel sont des composants montés en surface, par conséquent, un PCB est obligatoire pour souder et placer le tout ensemble.

Remarque! Tous les composants ont été placés aussi près que possible pour réduire la capacité parasite, l'inductance et la résistance

Calculs

La fiche technique de ce CI nous donne tous les détails nécessaires pour calculer la minuterie de défaut, la protection contre les surtensions et la protection contre les surintensités pour ce CI.

Calcul du condensateur de minuterie de défaut

En cas de panne longue, GATE s'allumera et s'éteindra à plusieurs reprises. Les temporisations d'activation et de désactivation (tGATE_ON et tGATE_OFF) sont contrôlées par les courants de charge et de décharge TMR (iTMR_UP et iTMR_DOWN) et la différence de tension entre les seuils de verrouillage et de déverrouillage TMR (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

Calcul de la résistance de détection de courant

La résistance de détection de courant peut être calculée par la formule suivante

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

Remarque: la valeur 50mV donnée par la fiche technique

Calcul de la protection contre les surtensions

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

Test du circuit de protection contre les surtensions et les courants

Pour tester le circuit, les outils et la configuration suivants sont utilisés,

1. Alimentation à découpage 12V (SMPS)
2. Multimètre Meco 108B +
3. Oscilloscope PC USB Hantech 600BE

Pour construire le circuit, des résistances à couche métallique à 1% sont utilisées et la tolérance des condensateurs n'est pas prise en compte.

La température ambiante était de 22 degrés Celsius pendant les tests.

La configuration du test

La configuration suivante est utilisée pour tester le circuit

À des fins de démonstration, j'ai utilisé un convertisseur abaisseur pour faire varier la tension d'entrée du circuit

• Les résistances de puissance 10 Ohms agissent comme des charges,
• L'interrupteur est là pour ajouter rapidement une surcharge. Vous pouvez l'observer dans la vidéo ci-dessous.
• Le mecho 108B + affiche la tension d'entrée.
• Le mecho 450B + affiche le courant de charge.

Maintenant, comme vous pouvez le voir dans l'image ci-dessus, j'ai augmenté la tension d'entrée et le circuit intégré commence à limiter le courant car il est en état de défaut maintenant.

Si le principe de fonctionnement du circuit n'est pas clair pour vous, veuillez regarder la vidéo.

Remarque: Veuillez noter qu'à des fins de démonstration, j'ai augmenté la valeur du minuteur de défaut.

Applications

Ceci est un IC très utile et peut être utilisé pour de nombreuses applications, dont certaines énumérées ci-dessous

• Protection contre les surtensions automobile / avionique
• Remplacement à chaud / insertion en direct
• Interrupteur côté haut pour systèmes alimentés par batterie
• Applications de sécurité intrinsèque
• Protection contre l'inversion de polarité

J'espère que vous avez aimé cet article et appris quelque chose de nouveau. Continuez à lire, continuez à apprendre, continuez à construire et je vous verrai dans le prochain projet.