Resumen del diseno simple del circuito de protección contra sobrecorriente
Principio de funcionamiento del circuito de protección contra sobrecorriente
Cuando el circuito está en estado normal, la corriente del termistor PTC para protección contra sobrecorriente es menor que la corriente nominal, y el termistor PTC para protección contra sobrecorriente está en estado normal, y el valor de resistencia es muy pequeño, lo que no afectar el funcionamiento normal del circuito protegido. Cuando el circuito falla y la corriente excede en gran medida la corriente nominal, el termistor PTC para protección contra sobrecorriente se calienta repentinamente y se encuentra en un estado de alta impedancia, de modo que el circuito está en un estado relativamente "de desconexión", protegiendo así el circuito del daño Cuando se elimina la falla, el termistor PTC para protección contra sobrecorriente también vuelve automáticamente al estado de baja resistencia, y el circuito reanuda el funcionamiento normal.
El diagrama de bloques general del LDO que incluye el circuito de protección contra sobrecorriente se muestra en la Figura 2. A la izquierda de la línea discontinua se encuentra el circuito del cuerpo del LDO, que incluye el amplificador de error, el tubo de alimentación, la resistencia de carga y la resistencia del divisor de voltaje. La parte derecha de la línea de puntos es el circuito de protección de corriente. La función principal es detectar y detectar si la corriente de carga excede la corriente límite, y luego controlar el tubo de alimentación para determinar si se debe interrumpir el funcionamiento del LDO, incluido el circuito de detección de corriente y el circuito de control. El circuito de protección de sobrecorriente tradicional solo adopta el modo de "interrupción" (excluyendo el marco virtual) que se muestra en el marco real II en la Fig. 2. Para cualquier condición de sobrecorriente de carga, el LDO se interrumpe independientemente de la duración de la acción; Basado en el modo tradicional de "interrupción", este documento agrega el modo de "protección" (recuadro virtual I en la Figura 2), que puede proteger de manera efectiva la señal de sobrecorriente de que LDO quiere trabajar ininterrumpidamente y hacer que LDO funcione de manera más eficiente mientras retiene el modo "interrupción". Asegúrese de que los LDO trabajen de manera segura.
figura 2 diagrama de bloques LDO con circuito de protección contra sobrecorriente
implementación del circuito en modo escudo
La figura 3 es un diagrama de circuito de la protección contra sobrecorriente antes y después de la mejora. La parte no enmarcada es un circuito de protección contra sobrecorriente en modo de "interrupción" convencional que consiste en un circuito de detección de corriente, un circuito de comparación y un circuito de etapa de salida. El circuito de detección de corriente muestrea la corriente del tubo de potencia. La corriente muestreada y la ILIMIT de corriente límite se convierten en dos voltajes de comparación VSENSE y VLIMIT, respectivamente, y se comparan para obtener un VCO. El VCO actúa en el circuito de la etapa de salida para controlar el voltaje de la compuerta del tubo de alimentación. Si la carga es sobrecorriente, el circuito de protección contra sobrecorriente hace que el voltaje de la puerta del transistor de potencia PG sea alto, lo que obliga a la interrupción de LDO.
imagen 3 Diagrama de circuito de protección de corriente mejorado
Si agregamos la estructura del circuito que se muestra en el área A de la caja virtual en la Figura 3, el circuito se convertirá en protección de corriente en modo "blindado". El circuito de blindaje se compone de un circuito de retardo o una compuerta NO. La señal VB1 emitida por el comparador A se retrasa para obtener VB2, y VB1 y VB2 se someten a operación NAND y luego se invierten para obtener la señal de salida VBOUT del circuito de máscara.
Dado que la operación OR lógica solo puede mantener las dos señales al mismo tiempo sin cambios, la señal de pulso dentro del tiempo de retardo puede ser eliminada por la puerta NOR y el inversor. Agregar un circuito de protección al circuito de protección contra sobrecorriente protege la señal de sobrecorriente durante el tiempo de retardo. Sin embargo, si la corriente de carga es demasiado grande, el tubo de alimentación puede quemarse en un instante, por lo que se requiere un circuito de apagado correspondiente. Cuando la corriente de carga excede el límite máximo de corriente IMAX, el circuito de protección contra sobrecorriente puede apagar directamente el LDO sin demora.
El circuito de la zona B del marco virtual en la Fig. 3 puede resolver el problema de que la gran corriente en el tiempo de protección puede causar que el tubo de alimentación se queme instantáneamente. Cuando se produce una gran señal de sobrecorriente durante el tiempo de retraso, el tubo de alimentación se puede apagar a tiempo para garantizar la seguridad del sistema. El circuito de apagado consta de un comparador B y un interruptor NMOS M1.
Cuando la señal de sobrecorriente excede el límite máximo de corriente IMAX (VSENSE VMAX en este momento), la salida VCOUT del comparador B es alta, lo que lleva al interruptor M1 a encenderse, de modo que el fuerte comportamiento del VCO es bajo sin la influencia de El circuito de blindaje y el LDO se apagan sincrónicamente para garantizar la seguridad del transistor de potencia. Cuando la sobrecorriente no es demasiado grande, el voltaje de salida del comparador VCOUT es bajo y el interruptor M1 no está encendido, lo que no afecta el funcionamiento del circuito de protección.
El circuito de protección de corriente mejorado que se muestra en la Figura 3 es capaz de lograr el modo de operación de zona de "blindaje" deseado como se ilustra en la Figura 1 (b). El tiempo de acción sostenida máxima de sobrecorriente de carga tMAX y la amplitud de sobrecorriente máxima IMAX son los límites de tiempo y amplitud de la región "blindada". En aplicaciones prácticas, la potencia térmica y la corriente de ruptura que el tubo de potencia puede soportar es limitada. La duración máxima de la acción tMAX está determinada por la disipación de potencia térmica y el rendimiento térmico que el tubo de potencia puede soportar, mientras que la corriente de ruptura máxima del tubo de potencia determina la amplitud máxima IMAX de la sobrecorriente.
Para necesidades de aplicaciones específicas, el LDO se puede operar de manera más eficiente al establecer un tiempo de enmascaramiento razonable y una amplitud de sobrecorriente máxima.
La relación lógica del modo "blindaje" se muestra en la Figura 4, donde VB1 y VCOUT son las señales de salida de los comparadores A y B, respectivamente. Después de un tiempo de retraso, VB1 emite VB2, el voltaje de salida del circuito de protección es VBOUT y el VCO es la salida del circuito de protección. Las formas de onda de VB1, VB2 y VBOUT reflejan la relación lógica del circuito blindado. VBOUT es bajo solo cuando VB1 y VB2 son altos al mismo tiempo, de lo contrario, VBOUT siempre es alto. Por lo tanto, el circuito de blindaje protege la señal de pulso dentro del tiempo de retardo y mantiene la señal de pulso amplio; VCOUT es la habilitación, siempre que VCOUT sea alto, el VCO baja inmediatamente.
Figura 4 Diagrama lógico del circuito "blindado"
Cuando el circuito está en estado normal, la corriente del termistor PTC para protección contra sobrecorriente es menor que la corriente nominal, y el termistor PTC para protección contra sobrecorriente está en estado normal, y el valor de resistencia es muy pequeño, lo que no afectar el funcionamiento normal del circuito protegido. Cuando el circuito falla y la corriente excede en gran medida la corriente nominal, el termistor PTC para protección contra sobrecorriente se calienta repentinamente y se encuentra en un estado de alta impedancia, de modo que el circuito está en un estado relativamente "de desconexión", protegiendo así el circuito del daño Cuando se elimina la falla, el termistor PTC para protección contra sobrecorriente también vuelve automáticamente al estado de baja resistencia, y el circuito reanuda el funcionamiento normal.
Diseño simple de circuito de protección contra sobrecorriente
Die herkömmliche Überstromschutzschaltung besteht aus einer Strominduktionsschaltung, einer Vergleichsschaltung und einer Ausgangsstufe, die in einen Konstantstrom-Überstromschutz und einen Rückstrom-Überstromschutz unterteilt sind. Die herkömmliche Überstromschutzschaltung verwendet einen "Interrupt" -Modus. Solange der Laststrom größer als der Grenzstrom ist, wird der LDO für alle Überstromzustände unterbrochen.
Cuando la corriente de carga excede el límite de corriente, ILIMIT no es demasiado y la duración no es demasiado larga, esperamos que el circuito de protección contra sobrecorriente pueda mantener el LDO funcionando ininterrumpidamente. Por lo tanto, es necesario utilizar el modo de "protección" para proteger la señal de sobrecorriente que puede mantener el LDO funcionando sin interrupciones. Para señales de sobrecorriente cuya amplitud y duración exceden el rango, el circuito de protección contra sobrecorriente puede adoptar el modo de interrupción de la operación LDO. El estado operativo tradicional del circuito de protección de corriente en modo "interrupción" se muestra en la Figura 1 (a), dividido en el área de trabajo normal I y el área de "interrupción" II. Cuando la corriente de carga no excede ILIMIT, el LDO opera en la región de operación normal y el LDO ingresa a la región de "interrupción" cuando la corriente de carga excede ILIMIT. El estado de funcionamiento del circuito de protección contra sobrecorriente después de agregar el modo "blindaje" es como se muestra en la Fig. 1 (b), que se divide en el área de trabajo normal III, el área de blindaje IV y el área de interrupción V. Cuando la corriente de carga es inferior a ILIMIT, el LDO está en el área de trabajo normal. Cuando la amplitud de la señal de sobrecorriente está entre ILIMIT y la corriente de amplitud máxima IMAX, y la duración de la acción está dentro de t = tMAX, es decir, ILIMIT≤ILOAD≤IMAX, t≤tMAX, el LDO ingresa al área de protección, afuera el rango. La señal de sobrecorriente entrará en la zona de interrupción. Comparando las Figuras 1 (a) y (b), se puede ver que el área de trabajo normal del LDO después de mejorar el circuito de protección contra sobrecorriente incluye el área de trabajo normal III y el área de "blindaje" IV de la Fig. 1 ( si). Aumentar el alcance del área de trabajo y mejorar la eficiencia de trabajo de la LDO.
El diagrama de bloques general del LDO que incluye el circuito de protección contra sobrecorriente se muestra en la Figura 2. A la izquierda de la línea discontinua se encuentra el circuito del cuerpo del LDO, que incluye el amplificador de error, el tubo de alimentación, la resistencia de carga y la resistencia del divisor de voltaje. La parte derecha de la línea de puntos es el circuito de protección de corriente. La función principal es detectar y detectar si la corriente de carga excede la corriente límite, y luego controlar el tubo de alimentación para determinar si se debe interrumpir el funcionamiento del LDO, incluido el circuito de detección de corriente y el circuito de control. El circuito de protección de sobrecorriente tradicional solo adopta el modo de "interrupción" (excluyendo el marco virtual) que se muestra en el marco real II en la Fig. 2. Para cualquier condición de sobrecorriente de carga, el LDO se interrumpe independientemente de la duración de la acción; Basado en el modo tradicional de "interrupción", este documento agrega el modo de "protección" (recuadro virtual I en la Figura 2), que puede proteger de manera efectiva la señal de sobrecorriente de que LDO quiere trabajar ininterrumpidamente y hacer que LDO funcione de manera más eficiente mientras retiene el modo "interrupción". Asegúrese de que los LDO trabajen de manera segura.
figura 2 diagrama de bloques LDO con circuito de protección contra sobrecorriente
implementación del circuito en modo escudo
La figura 3 es un diagrama de circuito de la protección contra sobrecorriente antes y después de la mejora. La parte no enmarcada es un circuito de protección contra sobrecorriente en modo de "interrupción" convencional que consiste en un circuito de detección de corriente, un circuito de comparación y un circuito de etapa de salida. El circuito de detección de corriente muestrea la corriente del tubo de potencia. La corriente muestreada y la ILIMIT de corriente límite se convierten en dos voltajes de comparación VSENSE y VLIMIT, respectivamente, y se comparan para obtener un VCO. El VCO actúa en el circuito de la etapa de salida para controlar el voltaje de la compuerta del tubo de alimentación. Si la carga es sobrecorriente, el circuito de protección contra sobrecorriente hace que el voltaje de la puerta del transistor de potencia PG sea alto, lo que obliga a la interrupción de LDO.
imagen 3 Diagrama de circuito de protección de corriente mejorado
Si agregamos la estructura del circuito que se muestra en el área A de la caja virtual en la Figura 3, el circuito se convertirá en protección de corriente en modo "blindado". El circuito de blindaje se compone de un circuito de retardo o una compuerta NO. La señal VB1 emitida por el comparador A se retrasa para obtener VB2, y VB1 y VB2 se someten a operación NAND y luego se invierten para obtener la señal de salida VBOUT del circuito de máscara.
Dado que la operación OR lógica solo puede mantener las dos señales al mismo tiempo sin cambios, la señal de pulso dentro del tiempo de retardo puede ser eliminada por la puerta NOR y el inversor. Agregar un circuito de protección al circuito de protección contra sobrecorriente protege la señal de sobrecorriente durante el tiempo de retardo. Sin embargo, si la corriente de carga es demasiado grande, el tubo de alimentación puede quemarse en un instante, por lo que se requiere un circuito de apagado correspondiente. Cuando la corriente de carga excede el límite máximo de corriente IMAX, el circuito de protección contra sobrecorriente puede apagar directamente el LDO sin demora.
El circuito de la zona B del marco virtual en la Fig. 3 puede resolver el problema de que la gran corriente en el tiempo de protección puede causar que el tubo de alimentación se queme instantáneamente. Cuando se produce una gran señal de sobrecorriente durante el tiempo de retraso, el tubo de alimentación se puede apagar a tiempo para garantizar la seguridad del sistema. El circuito de apagado consta de un comparador B y un interruptor NMOS M1.
Cuando la señal de sobrecorriente excede el límite máximo de corriente IMAX (VSENSE VMAX en este momento), la salida VCOUT del comparador B es alta, lo que lleva al interruptor M1 a encenderse, de modo que el fuerte comportamiento del VCO es bajo sin la influencia de El circuito de blindaje y el LDO se apagan sincrónicamente para garantizar la seguridad del transistor de potencia. Cuando la sobrecorriente no es demasiado grande, el voltaje de salida del comparador VCOUT es bajo y el interruptor M1 no está encendido, lo que no afecta el funcionamiento del circuito de protección.
El circuito de protección de corriente mejorado que se muestra en la Figura 3 es capaz de lograr el modo de operación de zona de "blindaje" deseado como se ilustra en la Figura 1 (b). El tiempo de acción sostenida máxima de sobrecorriente de carga tMAX y la amplitud de sobrecorriente máxima IMAX son los límites de tiempo y amplitud de la región "blindada". En aplicaciones prácticas, la potencia térmica y la corriente de ruptura que el tubo de potencia puede soportar es limitada. La duración máxima de la acción tMAX está determinada por la disipación de potencia térmica y el rendimiento térmico que el tubo de potencia puede soportar, mientras que la corriente de ruptura máxima del tubo de potencia determina la amplitud máxima IMAX de la sobrecorriente.
Para necesidades de aplicaciones específicas, el LDO se puede operar de manera más eficiente al establecer un tiempo de enmascaramiento razonable y una amplitud de sobrecorriente máxima.
La relación lógica del modo "blindaje" se muestra en la Figura 4, donde VB1 y VCOUT son las señales de salida de los comparadores A y B, respectivamente. Después de un tiempo de retraso, VB1 emite VB2, el voltaje de salida del circuito de protección es VBOUT y el VCO es la salida del circuito de protección. Las formas de onda de VB1, VB2 y VBOUT reflejan la relación lógica del circuito blindado. VBOUT es bajo solo cuando VB1 y VB2 son altos al mismo tiempo, de lo contrario, VBOUT siempre es alto. Por lo tanto, el circuito de blindaje protege la señal de pulso dentro del tiempo de retardo y mantiene la señal de pulso amplio; VCOUT es la habilitación, siempre que VCOUT sea alto, el VCO baja inmediatamente.
Figura 4 Diagrama lógico del circuito "blindado"
