使用带有故障计时器的rt1720热插拔控制器的过电压，过电流，瞬态电压和反极性保护电路

通常在电子电路中，绝对有必要使用特殊的保护单元来保护电路免受过电压，过电流，瞬态电压和反极性等的影响。因此，为保护电路免受浪涌影响，立Rich半导体推出了RT1720A IC，这是一种过分简化的保护IC，旨在满足需求。低成本的小尺寸和极少的组件要求使该电路理想地用于许多不同的实际和嵌入式应用。

因此，在本文中，我将设计，计算和测试该保护电路，最后，将有一个详细的视频显示该电路的工作原理，让我们开始吧。另外，请检查我们以前的保护电路。

集成电路RT1720

这是一种旨在简化实现的低成本保护IC。关于IC的一个有趣的事实是该IC的尺寸仅为4.8 x 2.9 x 0.75 mm。因此，请勿被图像所迷惑，该IC非常小，引脚间距仅为0.5mm。

IC RT1720特点：

宽输入工作范围：5V至80V
负输入电压额定值为−60V
可调输出钳位电压
可调过流保护
可编程定时器用于故障保护
关断电流低
内部电荷泵N-MOSFET驱动
80mA MOSFET快速关断，实现过压
故障输出指示

特征列表和尺寸参数取自数据表。

电路原理图

如前所述，该电路可用于：

瞬态电压浪涌抑制器
过压保护电路
过电流保护电路
电涌保护电路
反极性保护电路

另外，请检查我们以前的保护电路：

使用NTC热敏电阻限制浪涌电流
过压保护电路
短路保护电路
反极性保护电路
电子断路器

所需组件

编号	部分	类型	数量
1个	RT1720	我知道了	1个
2	MMBT3904	晶体管	1个
3	1000pF	电容器类	1个
4	1N4148（BAT20J）	二极管	1个
5	470uF，25V	电容器类	1个
6	1uF，16V	电容器类	1个
7	100K，1％	电阻器	4
8	25毫	电阻器	1个
9	IRF540	莫斯费	2
10	供电单元	30V DC	1个
11	连接器5mm	泛型	2
10	隔板	泛型	1个

该保护电路如何工作？

如果仔细看一下上面的原理图，您会发现有两个端子，一个用于输入，另一个用于输出。输入电压通过输入端子馈入。

在100K上拉电阻R8拉SHDN引脚高。因此，通过将该引脚设为高电平，可以使IC工作。

所述25mR电阻R7设置该IC的电流限制。如果您想知道如何获得电流检测电阻的25mR值，可以在本文的计算部分找到它。

晶体管T1，二极管D2，电阻器R6和MOSFET Q2一起形成反极性保护电路。通常，当将电压施加到电路的VIN引脚时，该电压首先将SHDN引脚拉高，并通过VCC引脚为IC供电，然后它流过电流检测电阻R6，现在二极管D2处于正向偏置状态，这使晶体管T1导通，电流流经晶体管，使MOSFET Q2导通，同时使Q1导通，现在电流可以直接流经MOSFET到达负载。

现在，当向VIN端子施加反向电压时，二极管D2处于反向偏置状态，现在无法流经MOSFET。电阻器R3和R4形成一个分压器，该分压器用作实现过压保护的反馈。如果您想知道如何计算电阻值，可以在本文的计算部分找到它。

MOSFET Q1和Q2构成一个外部N-MOSFET负载开关。如果电压升高到由外部反馈电阻器设置的设定电压以上，超过阈值电压，则RT1720 IC线路将使用外部负载开关MOSFET进行调节，直到可调故障计时器跳闸并关闭MOSFET为止，以防止过热。

当负载消耗的电流超过电流设定点（由连接在SNS和VCC之间的外部检测电阻器设置）时，IC将控制负载开关MOSFET作为电流源以限制输出电流，直到故障定时器跳闸并关闭MOSFET。同样，FLT输出变为低电平，表示故障。负载开关MOSFET保持导通，直到VTMR达到1.4V，从而为在MOSFET关闭之前进行任何系统内务处理留出时间。

当负载开关完全导通且MOSFET的源极接近其漏极电压时，RT1720开漏PGOOD输出上升。此输出信号可用于启用下游设备或向系统发出信号，表明现在可以开始正常运行。

IC的SHDN输入禁用所有功能，并将VCC静态电流降低至7μA。

注意：有关内部功能和原理图的详细信息来自数据表。

注意：此IC可以承受最高低于地面60V的反向电源电压而不会损坏

电路构造

为了演示，该过压和过流保护电路是在原理图的帮助下构建在手工PCB上的。本教程中使用的大多数组件都是表面安装组件，因此，必须使用PCB进行焊接并将它们放置在一起。

注意！所有组件都尽可能靠近放置，以减少寄生电容，电感和电阻

计算方式

该IC的数据手册为我们提供了计算该IC的故障计时器，过压保护和过流保护所需的所有详细信息。

故障定时器电容器的计算

如果发生长期故障，GATE将反复打开和关闭。开和关定时（tGATE_ON和tGATE_OFF）由TMR充电和放电电流（iTMR_UP和iTMR_DOWN）以及TMR锁存和解锁阈值之间的电压差（VTMR_L-VTMR_UL）控制：

t _{GATE_ON} = C _TMR *（_{VTMR_L} – _{VTMR_UL}）/（i _{TMR_UP}） tGATE_ON = 4.7uF x（1.40V-0.5V）/ 25uA = 169 mS t _{GATE_OFF =} C _{TMR *}（V _{TMR_L –} V _{TMR_UL}）/（i _{TMR_DOWN}） tGATE_OFF = 4.7uF x（1.40V-0.5V）/ 3uA = 1.41秒

电流感测电阻计算

电流检测电阻可通过以下公式计算

Rsns = VSNS / ILIM = 50mV / 2A = 25mR

注：数据表给出的50mV值

过压保护计算

VOUT_OVP = 1.25V x（1+ R2 / R1） = 1.25 x（1+ 100k / 10k） = 1.25 x（11） = 13.75V

测试过电压和电流保护电路

要测试电路，请使用以下工具和设置，

12V开关电源（SMPS）
Meco 108B +万用表
Hantech 600BE USB PC示波器

在构建电路时，使用了1％的金属膜电阻器，并且未考虑电容器的容差。

在测试过程中，室温为22摄氏度。

测试设置

以下设置用于测试电路

出于演示目的，我使用降压转换器来改变电路的输入电压

10欧姆功率电阻器充当负载，
那里的开关可以快速增加多余的负载。您可以在下面的视频中看到它。
显示输入电压的Mecho 108B +。
显示负载电流的Mecho 450B +。

现在，如上图所示，我已经增加了输入电压，并且由于电流现在处于故障状态，IC开始限制电流。

如果您不清楚电路的工作原理，请观看视频。

注意：请注意，出于演示目的，我增加了故障计时器的值。

应用领域

这是非常有用的IC，可用于许多应用，下面列出了其中的一些应用

汽车/航空电涌保护
热插拔/实时插入
电池供电系统的高端开关
本安应用
反极性保护

希望您喜欢本文并学到新知识。继续阅读，继续学习，继续建设，我将在下一个项目中与您会面。