Автоматический выключатель цепи работает при напряжениях до 32 В

Maxim MAX4172

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2019

Greg Sutterlin

EDN

За простотой измерения тока в нижнем плече можно не увидеть преимуществ, которые дают измерения в верхнем плече. Контролировать токи в нагрузке источника питания, драйвере двигателя или другой силовой цепи можно как относительно верхней шины питания, так и относительно нижней шины (земли). Но многие неисправности могут быть не определены монитором нижнего плеча, и нагрузка не будет защищена от опасных воздействий. В то же время, монитор в верхнем плече, подключенный непосредственно к источнику питания, может обнаружить любые проблемы в последующих цепях и инициировать соответствующее действие для исправления ситуации. Обычно для подобных мониторов нужен прецизионный операционный усилитель, источник питания, учитывающий ограниченный диапазон синфазных напряжений усилителя, и несколько точных резисторов. Между тем, существует микросхема MAX4172, способная измерять токи в верхнем плече схемы в присутствии синфазных напряжений до 32 В (Рисунок 1). Микросхема IC1 формирует привязанный к земле выходной токовый сигнал, пропорциональный току, измеряемому в верхнем плече. Этот ток, равный напряжению, падающему на внешнем токоизмерительном резисторе, деленному на 100, создает выходное напряжение на нагрузочном резисторе RLOAD.

Токоизмерительный усилитель и несколько транзисторов образуют недорогой автоматический размыкатель цепи.
Рисунок 1. Токоизмерительный усилитель и несколько транзисторов образуют
недорогой автоматический размыкатель цепи.

Недорогой размыкатель цепи состоит из микросхемы IC1 и нескольких внешних компонентов. Резистор RSENSE служит для измерения тока нагрузки, а транзистор Q1 управляет прохождением тока. Схема работает при напряжениях от 10 до 32 В, но ее легко изменить, чтобы расширить диапазон напряжений до 6.5 В. Первоначальная подача напряжений VIN и VCC переводит размыкатель в состояние отключения. Нажатие на кнопку S1 сбрасывает схему и подключает питание к нагрузке, открывая транзисторы Q1, Q3 и Q4B. Через Q3 получает питание микросхема IC1, а Q4B устанавливает порог размыкания тока VTHRESH = VCC – VBE(4B). (VBE(4B) – напряжение база-эмитттер транзистора V4B). Поскольку VCC равно 5 В, а напряжение база-эмиттер транзистора Q4B примерно равно 0.7 В, типичное значение VTHRESH составляет 4.4 В. Номинальный ток отключения схемы равен 1 А. Величины сопротивлений RSENSE, RTHRESH и ROUT являются функциями требований к точности системы и рассеиваемой мощности. Сначала выбираем RSENSE = 50 мОм и RTHRESH = 10 кОм. Затем вычисляем

где

ILOAD – пороговое значение тока (1 А);
Gm – крутизна характеристики преобразования (типовое значение для IC1 для равно 0.01 А/В).
Таким образом, ROUT = 10 кОм.

Подача питания на Q3 и Q4B открывает эти транзисторы. Соответственно, устанавливается порог VTHRESH и активируется микросхема IC1. Выходной ток микросхемы IOUT, пропорциональный току, измеренному между выводами RS+ и RS– на токоизмерительном резисторе RSENSE, отображается как напряжение VOUT, падающее на резисторе VOUT. Когда VOUT превысит сумму напряжений (VTHRESH + VBE(4B)), транзистор Q4B выключается, в свою очередь закрывается и Q3, и напряжение на выводе V+ падает (вывод 8 микросхемы IC1). Когда напряжение V+ достигает 2.67 В (типовое значение), уровень сигнала PG становится высоким, транзистор Q1 закрывается, и выключатель размыкается. Q2 добавляет обратную связь, обеспечивающую свободное от колебаний выключение при достижении порога размыкания тока. Потребляемый ток в отключенном состоянии ничтожен и равен току нагрузки VCC, что в типичном случае составляет 0.5 мА. Для сброса размыкателя необходимо нажать кнопку S1. Устройство предназначено для недорогих приложений, в которых абсолютная точность порога отключения тока некритична. Точность, зависящая от колебаний напряжения VCC и разброса напряжений база-эмиттер транзисторов Q4A и Q4B, а также от тока ошибки, протекающего через R4, при пороговом токе 1 А составляет примерно ±15%.

Материалы по теме

  1. Datasheet Maxim Integrated MAX4172
  2. Datasheet ON Semiconductor MBT3904DW1
  3. Datasheet ON Semiconductor MMBT3906
  4. Datasheet ON Semiconductor MMBTA63
  5. Datasheet ON Semiconductor MTD20P06HDL

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Circuit breaker handles voltages to 32V

Цена MAX4172MAX4172 на РадиоЛоцман.Цены — от 4,92 до 524 руб.
28 предложений от 23 поставщиков
Исполнение: SO8-150-1.27. AMP CURRENT SENSE, SMD, 4172, SOIC8; Amplifiers, No. of:1; Voltage, Common Mode VCM:32V; Gain, Bandwidth -3dB:800kHz; Voltage, Supply Min:3V;...
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
ТриемаMAX4172EUA+5 руб.
ЭлитанMaximMAX4172EUA+T86 руб.
ДКО ЭлектронщикMaximMAX4172ESA+от 238 руб.
КремнийMAX4172EUA-Tпо запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя