Данное устройство создано на базе специальной микросхемы TPS2592. Она имеет в своем составе все компоненты, которые нужны для обеспечения защиты блока питания от недопустимо высокого и низкого напряжения, а также короткого замыкания (КЗ) и перегрузки по выходу. Также предусмотрена индикация срабатывания защиты.
Пороги срабатывания каждой цепи защиты выбираются внешними резисторами. Диапазон напряжения питания 4,5…18 В, диапазон тока нагрузки 0,4…1,6 А. Сопротивление силового ключа < 90 мВ. Если используется модификация микросхемы TPS25921L, то активация защиты фиксируется. Применение исполнения TPS25921A позволяет автоматически сбрасывать защиту после исчезновения нарушений питания.
Как работает схема защиты блока питания
Схема особенно полезна при запуске испытуемых образцов электронных устройств, работающих от батарей или аккумуляторов, а также для защиты блоков питания, у которых она отсутствует. Принципиальная схема модуля защиты источника питания представлена на рисунке ниже.
Напряжение питания подается на разъем IN, а затем через управляемый ключ (контакты IN/OUT U1) проходит на выходной разъем. На входе и выходе установлены конденсаторы С1 и С2, которые фильтруют питание. Диоды Шоттки D1 и D2 защищают от перенапряжений, которые могут возникать в длинных кабелях питания. Светодиод FLT включается при активации защиты.
Основной защитой устройства, на которое подается питание, является ограничение по току (Iпред), значение которого задается резистором R4 по формуле R4= (Iпред+0,018)/10,73×10-3 [кОм]. Величина предельного тока должна быть примерно на 20 % выше, чем постоянный ток, потребляемый схемой. В нашем случае R4 = 62 кОм, что соответствует току примерно 620 мА.
Сила тока Iкз, обнаруженная как короткое замыкание, определяется по формуле Iкз= 1,42×10-2×R4+0,36 [кОм]. Этот ток в нашем примере был установлен на уровне 1,25 А.
В схеме также предусмотрены следующие параметры защиты по напряжению:
- если напряжение на выводе ENUV ниже 1,34 В или напряжение на входе меньше 4,26 В, происходит отключение питания;
- если напряжение на выводе OVP выше 1,39 В, также происходит блокировка питания.
Оба уровня напряжения имеют гистерезис примерно 50 мВ. Соответствующие пороги срабатывания выбираются резисторами R1…R3. Если защита от пониженного напряжения не требуется, замкните вывод ENUV на вход IN с помощью перемычки, впаянной вместо R1. Если защита OVP не нужна, ее можно отключить, подключив OVP к корпусу перемычкой, впаянной вместо R3.
В нашем примере R1 = 470 кОм, R2 = 22 кОм, R3 = 51 кОм, UVLO составляет примерно 10 В, а OVP составляет примерно 15 В, что соответствует низкому напряжению гелевой батареи 12 В и защищает питаемое устройство от повреждения при напряжении на выходе буферного источника питания более 15 В.
Последняя функция — это возможность установки времени нарастания выходного напряжения (мягкий старт) при включении схемы. Скорость роста определяется конденсатором, подключенным к выводу SS. По умолчанию, без установки C1, напряжение увеличивается со скоростью 50 В/мс. Время нарастания определяется по формуле tss=20,6 4 ×Vin×(C1+0,07). Обратите внимание, что увеличение времени нарастания увеличивает потери мощности в U1, что может привести к ее некорректной работе.
Схема реализована на небольшой двусторонней печатной плате. Расположение элементов показано на картинке. Учитывая минимальное количество компонентов, мы получаем простой модуль защиты блока питания, который нетрудно сделать своими руками.
Перечень элементов устройства
Сводный перечень элементов упрощает работу над блоком защиты:
- R1 — 470 кОм/1% (SMD 0805);
- R2 — 22 кОм/1% (SMD 0805);
- R3 — 51 кОм/1% (SMD 0805);
- R4 — 62 кОм/1% (SMD 0805);
- R5 — 10 кОм/1% (SMD 0805);
- C1 — 1 нФ (SMD 0805);
- C2, C3 — 0,1 мкФ (SMD 0805);
- D1, D2 — 10BQ040 (диод Шоттки);
- U1 — TPS25921L (SO8);
- FLT — красный светодиод, SMD;
- IN, OUT — разъем DG381-3.5-2.
Loading...
