В схеме ШИМ функцию токоизмерительного резистора выполняет предохранитель

Microchip MIC5021

Высокий КПД и, следовательно, низкие потери – обычные требования, предъявляемые к проектируемой схеме ШИМ. На Рисунке 1 показан один из нескольких каналов эффективного ШИМ-управления гидравлическими клапанами, используемыми в тяжелом промышленном оборудовании. Обычно эти клапаны имеют сопротивление постоянному току порядка 12 Ом и значительное индуктивное сопротивление. Рабочее напряжение составляет 24 В, а частота ШИМ обычно находится в пределах от 50 до 500 Гц, чтобы предотвратить заедание клапана. Для минимизации потерь, вносимых сопротивлением открытого канала мощного MOSFET, в схеме используется транзистор MTP36N06, даже несмотря на то, что его допустимый ток значительно превышает требования к току нагрузки. Управление затвором обеспечивает драйвер верхнего плеча MIC5021; его высокая скорость нарастания сводит к минимуму коммутационные потери в MOSFET. Для реализации функции защиты от перегрузки в драйвере затвора необходим токоизмерительный резистор с низким сопротивлением. Нормы безопасности и здравый смысл требуют защиты от катастрофического отказа компонентов. К сожалению, сопротивление предохранителя увеличивает потери в схеме. Суммарные потери в предохранителе и токоизмерительном резисторе сопоставимы с потерями в остальной части схемы.

Вебинар «Особенности применения литиевых батареек Fanso (EVE) в популярных решениях» (30.11.2021)

Предохранитель выполняет двойную функцию защитного устройства и токоизмерительного резистора.
Рисунок 1. Предохранитель выполняет двойную функцию защитного устройства и токоизмерительного
резистора.

Иногда токоизмерительный резистор можно заменить предохранителем, устранив, тем самым, один из двух источников потерь. Сопротивление постоянному току предохранителя Buss PCE-5 5A находится в диапазоне от 20 до 30 мОм, что довольно близко к значению, требуемому для схемы защиты от перегрузки. Точка срабатывания компаратора перегрузки MIC5021 номинально составляет 50 мВ, но может варьироваться от 30 до 70 мВ. Такой широкий разброс делает невозможной точную установку порога срабатывания защиты с помощью прецизионного резистора. Еще одним преимуществом предохранителя является положительный температурный коэффициент его сопротивления. Эти два температурных коэффициента в какой-то степени отслеживают друг друга, обеспечивая некоторую температурную компенсацию. График на Рисунке 2 показывает зависимость сопротивления предохранителя от протекающего через него тока. Данные для графика получены на основании измерений 10 образцов предохранителя с использованием аппроксимации полиномиальной функцией второго порядка, выполненной с помощью Matlab. Согласно данным из технического описания MIC5021, зависимость точки срабатывания от температуры имеет линейный характер.

Положительный температурный коэффициент сопротивления предохранителя на Рисунке 1 обусловлен его саморазогревом.
Рисунок 2. Положительный температурный коэффициент сопротивления
предохранителя на Рисунке 1 обусловлен его саморазогревом.

Резисторы R2 и R3, а также диоды D2 и D3 обеспечивают защиту входов компаратора от отрицательных индуктивных выбросов. Добавление R1 позволяет настраивать точку срабатывания ограничителя тока. D1 во время нормальной работы не проводит ток, но защищает компаратор от чрезмерного дифференциального напряжения в случае сгорания предохранителя. Тогда R2 и R3 ограничивают ток нагрузки до низкого и безопасного уровня. Удаление предохранителя во время эксперимента приводит к немедленному отключению, при этом на выходе появляются лишь очень короткие импульсы длительностью в несколько микросекунд. C2 определяет время интервала между попытками перезапуска схемы.

Материалы по теме

  1. Datasheet Microchip MIC5021
  2. Datasheet ON Semiconductor MTP36N06
  3. Datasheet ON Semiconductor MUR420

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: PWM circuit uses fuse to sense current

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

26 предложений от 19 поставщиков
MICROCHIP - MIC5021YM - Драйвер МОП-транзистора, 12В-36В питание, 6мА на выходе, SOIC-8
ЭИК
Россия
MIC5021YM TR
от 79 ₽
TMElectronics
Россия
MIC5021YN
от 202 ₽
MIC5021BM TR
Micrel
по запросу
LifeElectronics
Россия
MIC5021BN
Micrel
по запросу
Запись вебинара «Микросхемы для защиты цепей питания: ограничители всплесков напряжения и тока, контроллеры горячей замены, идеальные диоды»
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя