Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Automatycznie dostosowujące się zabezpieczenie nadprądowe do przełączników FET

ghost666 11 Mar 2012 00:40 4032 2
  • Automatycznie dostosowujące się zabezpieczenie nadprądowe do przełączników FET

    Umieszczenie przełącznika i bezpiecznika pomiędzy układami zasilania a obciążeniem pozwala na kontrolę i zabezpieczenie układów zasilania. Pewnym rozwinięciem tego jest wykorzystanie układu scalonego, który integruje w sobie przełącznik zasilania i bezpiecznik. Dzięki temu zwiększa się niezawodność urządzenia, dzięki eliminacji ruchomych części i braku konieczności obsługi.

    W artykule tym opisany jest sposób w jaki kontroler Hot-swap, MAX5976, może zostać wykorzystany jako bezpiecznik i przełącznik, do kontroli i zabezpieczenia linii zasilania. Układ ten pozwala na prostą regulację prądu zasilania przy pomocy jednego opornika

    Większość przełączników elektronicznych do aplikacji włączania zasilania, działa na podobnej zasadzie. Podczas rozruchu urządzenia, sterownik podaje sygnał otwierający tranzystor FET w linii zasilania, monitorując płynący z zasilacza prąd oraz temperaturę tranzystora. Jeśli prąd rozruchowy osiągnie lub przekroczy limit zaprogramowany w danym układzie, sterownik tranzystora MOS redukuje napięcie na jego bramce tak że pracuje on tymczasowo jako źródło prądowe, ograniczając prąd do pewnego zaprogramowanego limitu. W tym stanie przełącznik znajdować może się przez oznaczony czas, po którym, jeśli wyjście nie wzrośnie do poziomu napięcia zasilania (tzn pobór mocy nie spadnie poniżej zaprogramowanego limitu) układ rozłącza zasilanie i podaje sygnał informujący kontroler zasilania o awarii. Jeśli natomiast wyjście dojdzie do poziomu napięci zasilania układ powinien podać informacje power-good, czyli o tym iż napięcie i prąd mieści się w zaprogramowanych granicach.

    W momencie gdy obciążenie zacznie pobierać więcej prądu nić zaprogramowany limit, układ posłuży jako bezpiecznik elektroniczny, odcinając zasilanie poprzez rozłączenie wewnętrznego MOSFETa. Zabezpiecza to to zasilacz urządzenia w wypadku zwarcia lub przeciążenia.

    Niektóre odbiorniki wymagają więcej prądu podczas rozruchu niż w czasie pracy, są to na przykład układy z dużą pojemnością odpsrzęgającą czy silniki, np, w dyskach twardych. Aby zapewnić zabezpieczenie w takich układach projektuje się limit prądu blisko prądu pracy, ale może to powodować problemy podczas załączania urządzenia, wynikające z zbyt niskiego prądu czy napięcia.

    Aby rozwiązać ten problem wystarczy zastosować prosty układ który pozwala ustalać limit zależnie od stanu na wejście power-good, oznacza to że po wejściu w normalny tryb pracy, po rozruchu, dla układu dostępne jest mniej prądu niż w czasie rozruchu kiedy power-good jest niskie. Schemat takiego rozwiązania pokazany jest poniżej.

    Automatycznie dostosowujące się zabezpieczenie nadprądowe do przełączników FET





    W czasie rozruchu, wyjście PG jest w stanie niskim, co oznacza iż limit prądowo ustala opornik RCB1. Po tym jak PG wejdzie w stan wysoki załącz Q1, dołączając równolegle opornik RCB2, ustalający nowy prąd wyjściowy zasilania.

    Działanie tego układu pokazuje oscylogram na poniższym obrazku. W tym przypadku MAX5976 steruje obciążeniem na impedancję którego składają się pojemność 330µF oraz stałoprądowy opór 8.9Ω. Wstępnie układ ustawia prąd na 3A, gdy RCB1 = 17.4kΩ, następnie gdy napięcie wyjściowe osiągnie próg power good, układ redukuje prąd wyjśiowy do 1,25A, gdyż RCB2 = 12.1kΩ.

    Automatycznie dostosowujące się zabezpieczenie nadprądowe do przełączników FET

    Inne sygnały także mogą zostać wykorzystane w celu zmiany ograniczenia prądowego w układzie. Do kontroli zabezpieczenia prądowego wykorzystane mogą być dodatkowe układy power-on-reset z timerem, pozwalającym wydłużyć czas rozruchu dłużej niż narastanie napięcia wyjściowego do poziomu zasilania.

    Do sterowania w pełni konfigurowalnymi układami zasilania zastosować można cyfrowy potencjometr, np. MAX5434. Pozwala to sterować limitem prądu za pomocą mikrokontrolera. Taka konfiguracja pozwala na dowolne sterowanie prądem w czasie rozruchu i pracy układu. Układ taki pokazano na schemacie poniżej.

    Automatycznie dostosowujące się zabezpieczenie nadprądowe do przełączników FET

    Źródła:
    http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4872


    Fajne!
  • #2 13 Mar 2012 17:11
    siejacy_zamet
    Poziom 12  

    Układ ciekawy i przydatny, zwalnia procesor z monitorowania rozruchu urządzenia, lub zastępuje kilka innych elementów.
    Jedyny problem to, jak zwykle z Maximem, dostępność - nie ma go ani w DigiKey'u, ani w Farnellu, że o TME nie wspomnę. Może jakieś próbki, ewentualnie ilości produkcyjne, ale hobbyści mogą mieć problem z dostaniem.
    Z produktami Maxima jest zazwyczaj jeszcze jeden problem - jak szybko pojawiają się na rynku ("każdego dnia w roku wypuszczamy na rynek jeden układ"), tak szybko znikają, być może z powodu małego zainteresowania. I dlatego czasami strach czegoś takiego używać w projektach, bo może się okazać, że za 2 - 3 lata będzie trzeba przerabiać projekt, bo nam jeden układ wcięło i nie istnieje żaden jego zamiennik.

  • #3 13 Mar 2012 17:25
    ghost666
    Tłumacz Redaktor

    siejacy_zamet napisał:
    Układ ciekawy i przydatny, zwalnia procesor z monitorowania rozruchu urządzenia, lub zastępuje kilka innych elementów.
    Jedyny problem to, jak zwykle z Maximem, dostępność - nie ma go ani w DigiKey'u, ani w Farnellu, że o TME nie wspomnę. Może jakieś próbki, ewentualnie ilości produkcyjne, ale hobbyści mogą mieć problem z dostaniem.
    Z produktami Maxima jest zazwyczaj jeszcze jeden problem - jak szybko pojawiają się na rynku ("każdego dnia w roku wypuszczamy na rynek jeden układ"), tak szybko znikają, być może z powodu małego zainteresowania. I dlatego czasami strach czegoś takiego używać w projektach, bo może się okazać, że za 2 - 3 lata będzie trzeba przerabiać projekt, bo nam jeden układ wcięło i nie istnieje żaden jego zamiennik.


    Przyznam szczerze że nigdy nie monitorowałem czasu życia produktów poszczególnych firm, ale to bardzo ciekawa uwaga.

    Sam układ jest o tyle ciekawy że bardzo podoba mi się idea elektronicznie rozwiązanego soft-startu z zaszytą pewną dozą 'inteligencji' jak w tym przypadku. Myślę że istnieją i inne układy pozwalające na osiągnięcie podobnej funkcjonalności jak ten, a z mniejszym strachem o te wspomniane 2..3 lata w przód i ewentualny serwis czy produkcję.