Tambah Perlindungan Litar Pendek ke Penukar Boost Anda

Calling All Cars: The Long-Bladed Knife / Murder with Mushrooms / The Pink-Nosed Pig (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Tambah Perlindungan Litar Pendek ke Penukar Boost Anda


Penukar penukar adalah penukar DC-DC yang digunakan untuk menghasilkan voltan keluaran yang lebih tinggi daripada voltan input. Penukar penukar juga digunakan untuk memandu LED yang diletakkan secara seri dalam produk seperti lampu suluh LED. Penukar rangsang mengalami kelemahan kepada beban litar pintas. Makalah ini membincangkan mengapa penukar rangsangan terdedah kepada litar pintas, cara untuk melindungi penukar rangsangan dari litar pintas, dan penukar kuasa elektronik alternatif yang tidak mempunyai kelemahan litar pintas yang boleh digunakan sebagai pengganti penukar rangsangan.

Pengenalan kepada Penukar Boost

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, rangsangan penukar menghasilkan voltan keluaran yang lebih tinggi daripada voltan masukan. Contoh penukar rangsangan termasuk yang berikut:

  • Memproduksakan pelabuhan pengecasan 5V dalam pek bateri lithium
  • Menghasilkan rel kuasa dalam telefon pintar.
  • Mengemudi LED secara siri dalam tanglung LED atau lampu suluh.
  • Pengatur voltan dalam projek berasaskan Arduino.
  • Mewujudkan voltan tinggi untuk menjalankan motor dari bateri litium sel tunggal.

Rajah 1 adalah skema mudah untuk penukar rangsangan. Ini litar mudah dibina daripada kapasitor, induktor, MOSFET, dan diod. Output dikawal melalui gelung umpan balik yang tertutup (tidak ditunjukkan untuk kepentingan kesederhanaan) dengan mengawal kitaran tugas, atau peratusan masa yang dilakukan oleh MOSFET. Fungsi pemindahan, atau nisbah antara voltan output dan voltan masukan adalah $ Vout / Vin = 1 / (1-D), di mana Vout adalah voltan keluaran, Vin ialah voltan masukan, dan D ialah kitaran tugas. Penukar rangsangan sebenar akan mempunyai cip pengawal PWM, yang tidak ditunjukkan dalam angka 1.

Apabila memilih MOSFET untuk aplikasi ini, penarafan voltan saliran-sumber, RDS (ON), dan pintu ambang voltan adalah angka-angka penting yang perlu dipertimbangkan. Kedudukan voltan saliran-sumber harus beberapa voltan yang lebih tinggi daripada voltan masukan maksimum. Rintangan on-state sepatutnya cukup rendah untuk tidak menghasilkan banyak kerugian $ P = I2R $. Voltan ambang pintu gerbang harus cukup rendah sehingga MOSFET dapat dengan mudah dihidupkan dan dimatikan.

Rajah 2: Skema mudah alih penukar rangsangan dengan MOSFET saluran n antara sumber kuasa dan meningkatkan input penukar bagi perlindungan litar pintas.

Rajah 3: Skematik ringkas penukar rangsangan dengan MOSFET p-channel antara sumber kuasa dan meningkatkan input penukar bagi perlindungan litar pintas.

Perlindungan dengan Suis Beban

Suis beban adalah MOSFET kuasa dengan litar tambahan bersepadu. Ciri-ciri tambahan mungkin termasuk pam charge dan shifter tahap untuk mengecilkan pintu MOSFET dan juga ciri perlindungan overcurrent yang mematikan suis jika arus berlebihan. Menggunakan suis beban mempunyai kelebihan berikut untuk menggunakan MOSFET:

  • Mengurangkan jumlah BOM
  • Mengurangkan jejak PCB
  • Mengurangkan kerumitan reka bentuk, kerana anda tidak perlu menambah litar kawalan tambahan.

Rajah 4 : Skematik ringkas penukar rangsangan dengan suis beban pada input untuk perlindungan litar pintas.

Meningkatkan Pengawal Penukar dengan Perlindungan Terbina

Penukar penukar praktikal dikawal oleh litar bersepadu yang mengawal penukaran kuasa. Sebahagian daripada litar pengawal penukar rangsangan ini mempunyai mekanisme perlindungan terbina dalam seperti suis beban. Menggunakan pengawal dengan perlindungan terbina dalam memudahkan reka bentuk, mengurangkan kiraan BOM, dan mengurangkan rintangan kaki PCB. Ujian ujian penukar rangsangan IC yang merangkumi ciri-ciri perlindungan ialah Texas Instruments 'LM4510 dan TPS61080.

Rajah 5: Contoh Ringkas IC Penukar Meningkat dengan Perlindungan Terbina Dalam

Perlindungan dengan Fius

Sekering boleh diletakkan pada input atau output penukar rangsangan untuk melindungi terhadap keadaan beban litar pintas. Lihat angka 6 untuk contoh bagaimana ini dilakukan.

Rajah 6: Perlindungan dengan Fius pada Input atau Output Penukar Penukar. Perhatikan bahawa suis beban dan litar perlindungan MOSFET juga boleh diletakkan di antara output penaik rangsangan dan beban, seperti yang digambarkan dengan litar perlindungan fius.

Penulis mengesyorkan menggunakan pendekatan lain yang digariskan dalam artikel ini kerana reka bentuk dengan fius lebih menyusahkan. Sekiranya keadaan litar pintas berlaku, fius akan meniup dan perlu diganti. Litar yang dibina dengan perlindungan tambahan MOSFET, suis beban, atau perlindungan bersepadu tidak akan memerlukan sebarang komponen untuk diganti jika penukar berfungsi dengan betul. Reka bentuk ini akan menyelamatkan pengguna akhir masa dan wang untuk menggantikan fius terbakar. Di samping itu, fius tidak melakukan perjalanan secepat yang diharapkan dari membaca lembaran data. Ini boleh menyebabkan komponen dan bekas dibakar sebelum pukulan fius. Reka bentuk yang menggunakan MOSFET, suis beban, dan IC dengan perlindungan bersepadu boleh melepaskan dari beban dalam mikrosecond atau lebih cepat, memberikan keselamatan tambahan dan ketahanan untuk litar. Walau bagaimanapun, penyelesaian fius mungkin paling mudah dan murah untuk dilaksanakan.


Kesimpulannya

Penukar rangsangan digunakan di mana-mana, tetapi menderita kelemahan kepada beban litar pintas. Kertas ini telah membincangkan beberapa pendekatan untuk mendapatkan kelemahan ini termasuk menggunakan MOSFET, suis beban, IC dengan perlindungan terbina dalam, dan fius untuk memutuskan konverter kuasa sekiranya keadaan litar pintas.