Zusammenfassung des einfachen Entwurfs einer Ueberstromschutzschaltung
Funktionsprinzip der Überstromschutzschaltung
Wenn sich die Schaltung im Normalzustand befindet, ist der Strom des PTC-Thermistors für den Überstromschutz geringer als der Nennstrom, und der PTC-Thermistor für den Überstromschutz ist im Normalzustand und der Widerstandswert ist sehr klein, was nicht der Fall ist den normalen Betrieb des geschützten Stromkreises beeinträchtigen. Wenn die Schaltung ausfällt und der Strom den Nennstrom stark überschreitet, erwärmt sich der PTC-Thermistor für den Überstromschutz plötzlich und befindet sich in einem hochohmigen Zustand, so dass sich die Schaltung in einem relativ "abbrechenden" Zustand befindet, wodurch die Schaltung geschützt wird vor Beschädigung. Wenn der Fehler behoben ist, kehrt der Kaltleiter für den Überstromschutz ebenfalls automatisch in den niederohmigen Zustand zurück und der Stromkreis nimmt den normalen Betrieb wieder auf.
Das Gesamtblockdiagramm des LDO einschließlich der Überstromschutzschaltung ist in Abbildung 2 dargestellt. Links von der gestrichelten Linie befindet sich die LDO-Hauptschaltung, die den Fehlerverstärker, die Leistungsröhre, den Lastwiderstand und den Spannungsteilerwiderstand enthält. Der rechte Teil der gepunkteten Linie ist die Stromschutzschaltung. Die Hauptfunktion besteht darin, zu erfassen und festzustellen, ob der Laststrom den Grenzstrom überschreitet, und dann die Leistungsröhre zu steuern, um zu bestimmen, ob der Betrieb des LDO, einschließlich der Stromerfassungsschaltung und der Steuerschaltung, unterbrochen werden soll. Die herkömmliche Überstromschutzschaltung verwendet nur den "Interrupt" -Modus (mit Ausnahme des virtuellen Rahmens), der im realen Rahmen II in Fig. 2 gezeigt ist. Für jeden Lastüberstromzustand wird der LDO unabhängig von der Dauer der Aktion unterbrochen; Basierend auf dem traditionellen "Interrupt" -Modus wird in diesem Artikel der "Shield" -Modus (virtuelles Feld I in Abbildung 2) hinzugefügt, mit dem das Überstromsignal, das LDO unterbrechungsfrei arbeiten möchte, wirksam abgeschirmt und LDO effizienter ausgeführt werden kann, während das Signal erhalten bleibt "Interrupt" -Modus. Stellen Sie sicher, dass LDOs sicher funktionieren.
Abbildung 2 LDO-Blockdiagramm mit Überstromschutzschaltung
Schild "-Modus-Schaltungsimplementierung
Fig. 3 ist ein Schaltbild des Überstromschutzes vor und nach der Verbesserung. Der nicht eingerahmte Abschnitt ist eine herkömmliche "Interrupt" -Modus-Überstromschutzschaltung, die aus einer Stromerfassungsschaltung, einer Vergleichsschaltung und einer Ausgangsstufenschaltung besteht. Die Stromerfassungsschaltung tastet den Strom der Leistungsröhre ab. Der abgetastete Strom und der Grenzstrom ILIMIT werden in zwei Komparatorspannungen VSENSE bzw. VLIMIT umgewandelt und verglichen, um einen VCO zu erhalten. Der VCO wirkt auf die Ausgangsstufenschaltung, um die Gate-Spannung der Leistungsröhre zu steuern. Wenn die Last ein Überstrom ist, bewirkt die Überstromschutzschaltung, dass die Gate-Spannung des Leistungstransistors PG hoch ist, wodurch die LDO-Unterbrechung erzwungen wird.
Bild 3 Verbesserter Stromschutzschaltplan
Wenn wir die in Abbildung 3 im Bereich A der virtuellen Box gezeigte Schaltungsstruktur hinzufügen, wird die Schaltung zum Stromschutz im "abgeschirmten" Modus. Die Abschirmschaltung besteht aus einer Verzögerungsschaltung oder einem NICHT-Gatter. Das vom Komparator A ausgegebene Signal VB1 wird verzögert, um VB2 zu erhalten, und VB1 und VB2 werden einer NAND-Operation unterzogen und dann umgekehrt, um das Ausgangssignal VBOUT der Maskenschaltung zu erhalten.
Da die logische ODER-Verknüpfung nur die beiden Signale gleichzeitig unverändert lassen kann, kann das Impulssignal innerhalb der Verzögerungszeit durch das NOR-Gatter und den Inverter eliminiert werden. Durch Hinzufügen einer Abschirmschaltung zur Überstromschutzschaltung wird das Überstromsignal während der Verzögerungszeit abgeschirmt. Wenn der Laststrom jedoch zu groß ist, kann die Stromröhre sofort durchgebrannt sein, sodass ein entsprechender Abschaltkreis erforderlich ist. Wenn der Laststrom den maximalen Grenzstrom IMAX überschreitet, kann die Überstromschutzschaltung den LDO ohne Verzögerung direkt abschalten.
Die Schaltung der B-Zone des virtuellen Rahmens in 3 kann das Problem lösen, dass der große Strom in der Abschirmzeit dazu führen kann, dass die Leistungsröhre sofort brennt. Wenn während der Verzögerungszeit ein großes Überstromsignal auftritt, kann die Stromröhre rechtzeitig ausgeschaltet werden, um die Systemsicherheit zu gewährleisten. Die Abschaltschaltung besteht aus einem Komparator B und einem NMOS-Schalter M1.
Wenn das Überstromsignal den maximalen Grenzstrom IMAX (zu diesem Zeitpunkt VSENSE VMAX) überschreitet, ist der VCOUT-Ausgang des Komparators B hoch, was zum Einschalten des Schalters M1 führt, so dass das starke Verhalten des VCO ohne den Einfluss von niedrig ist Der Abschirmkreis und der LDO werden synchron ausgeschaltet, um die Sicherheit des Leistungstransistors zu gewährleisten. Wenn der Überstrom nicht zu groß ist, ist die Komparatorausgangsspannung VCOUT niedrig und der Schalter M1 ist nicht eingeschaltet, was den Betrieb der Abschirmschaltung nicht beeinträchtigt.
Die in Fig. 3 gezeigte verbesserte Stromschutzschaltung ist in der Lage, den in Fig. 1 (b) dargestellten gewünschten Betriebsmodus der "Abschirmzone" zu erreichen. Die maximale Dauerwirkungszeit tMAX des Laststromüberstroms und die maximale Überstromamplitude IMAX sind die Zeit- und Amplitudengrenzen des Bereichs "Abschirmung". In praktischen Anwendungen ist die Wärmeleistung und der Durchschlagstrom, denen die Leistungsröhre widerstehen kann, begrenzt. Die maximale Einwirkungsdauer tMAX wird durch die Wärmeabgabe und die Wärmeleistung bestimmt, die die Leistungsröhre aushalten kann, während der maximale Durchschlagstrom der Leistungsröhre die maximale Amplitude IMAX des Überstroms bestimmt.
Für spezielle Anwendungsanforderungen kann der LDO effizienter betrieben werden, indem eine angemessene Maskierungszeit und eine maximale Überstromamplitude eingestellt werden.
Die logische Beziehung des "Abschirm" -Modus ist in Fig. 4 gezeigt, wobei VB1 und VCOUT die Ausgangssignale der Komparatoren A bzw. B sind. Nach einer Verzögerungszeit gibt VB1 VB2 aus, die Ausgangsspannung der Abschirmschaltung ist VBOUT und der VCO ist der Ausgang der Abschirmschaltung. Die Wellenformen von VB1, VB2 und VBOUT spiegeln die logische Beziehung der Abschirmschaltung wider. VBOUT ist nur dann niedrig, wenn VB1 und VB2 gleichzeitig hoch sind, andernfalls ist VBOUT immer hoch. Daher schirmt die Abschirmschaltung das Impulssignal innerhalb der Verzögerungszeit ab und behält das breite Impulssignal bei; VCOUT ist die Freigabe, solange VCOUT hoch ist, geht der VCO sofort auf niedrig.
Abbildung 4 Schaltplan "Abschirmung"
Wenn sich die Schaltung im Normalzustand befindet, ist der Strom des PTC-Thermistors für den Überstromschutz geringer als der Nennstrom, und der PTC-Thermistor für den Überstromschutz ist im Normalzustand und der Widerstandswert ist sehr klein, was nicht der Fall ist den normalen Betrieb des geschützten Stromkreises beeinträchtigen. Wenn die Schaltung ausfällt und der Strom den Nennstrom stark überschreitet, erwärmt sich der PTC-Thermistor für den Überstromschutz plötzlich und befindet sich in einem hochohmigen Zustand, so dass sich die Schaltung in einem relativ "abbrechenden" Zustand befindet, wodurch die Schaltung geschützt wird vor Beschädigung. Wenn der Fehler behoben ist, kehrt der Kaltleiter für den Überstromschutz ebenfalls automatisch in den niederohmigen Zustand zurück und der Stromkreis nimmt den normalen Betrieb wieder auf.
Einfaches Design der Überstromschutzschaltung
El circuito tradicional de protección contra sobrecorriente consiste en un circuito de inducción de corriente, un circuito de comparación y una etapa de salida, que se divide en protección contra sobrecorriente de corriente constante y protección contra sobrecorriente de retorno. El circuito tradicional de protección contra sobrecorriente utiliza un modo de "interrupción". Para cualquier condición de sobrecorriente, siempre que la corriente de carga sea mayor que la corriente límite, el LDO se interrumpirá.Das Gesamtblockdiagramm des LDO einschließlich der Überstromschutzschaltung ist in Abbildung 2 dargestellt. Links von der gestrichelten Linie befindet sich die LDO-Hauptschaltung, die den Fehlerverstärker, die Leistungsröhre, den Lastwiderstand und den Spannungsteilerwiderstand enthält. Der rechte Teil der gepunkteten Linie ist die Stromschutzschaltung. Die Hauptfunktion besteht darin, zu erfassen und festzustellen, ob der Laststrom den Grenzstrom überschreitet, und dann die Leistungsröhre zu steuern, um zu bestimmen, ob der Betrieb des LDO, einschließlich der Stromerfassungsschaltung und der Steuerschaltung, unterbrochen werden soll. Die herkömmliche Überstromschutzschaltung verwendet nur den "Interrupt" -Modus (mit Ausnahme des virtuellen Rahmens), der im realen Rahmen II in Fig. 2 gezeigt ist. Für jeden Lastüberstromzustand wird der LDO unabhängig von der Dauer der Aktion unterbrochen; Basierend auf dem traditionellen "Interrupt" -Modus wird in diesem Artikel der "Shield" -Modus (virtuelles Feld I in Abbildung 2) hinzugefügt, mit dem das Überstromsignal, das LDO unterbrechungsfrei arbeiten möchte, wirksam abgeschirmt und LDO effizienter ausgeführt werden kann, während das Signal erhalten bleibt "Interrupt" -Modus. Stellen Sie sicher, dass LDOs sicher funktionieren.
Abbildung 2 LDO-Blockdiagramm mit Überstromschutzschaltung
Schild "-Modus-Schaltungsimplementierung
Fig. 3 ist ein Schaltbild des Überstromschutzes vor und nach der Verbesserung. Der nicht eingerahmte Abschnitt ist eine herkömmliche "Interrupt" -Modus-Überstromschutzschaltung, die aus einer Stromerfassungsschaltung, einer Vergleichsschaltung und einer Ausgangsstufenschaltung besteht. Die Stromerfassungsschaltung tastet den Strom der Leistungsröhre ab. Der abgetastete Strom und der Grenzstrom ILIMIT werden in zwei Komparatorspannungen VSENSE bzw. VLIMIT umgewandelt und verglichen, um einen VCO zu erhalten. Der VCO wirkt auf die Ausgangsstufenschaltung, um die Gate-Spannung der Leistungsröhre zu steuern. Wenn die Last ein Überstrom ist, bewirkt die Überstromschutzschaltung, dass die Gate-Spannung des Leistungstransistors PG hoch ist, wodurch die LDO-Unterbrechung erzwungen wird.
Bild 3 Verbesserter Stromschutzschaltplan
Wenn wir die in Abbildung 3 im Bereich A der virtuellen Box gezeigte Schaltungsstruktur hinzufügen, wird die Schaltung zum Stromschutz im "abgeschirmten" Modus. Die Abschirmschaltung besteht aus einer Verzögerungsschaltung oder einem NICHT-Gatter. Das vom Komparator A ausgegebene Signal VB1 wird verzögert, um VB2 zu erhalten, und VB1 und VB2 werden einer NAND-Operation unterzogen und dann umgekehrt, um das Ausgangssignal VBOUT der Maskenschaltung zu erhalten.
Da die logische ODER-Verknüpfung nur die beiden Signale gleichzeitig unverändert lassen kann, kann das Impulssignal innerhalb der Verzögerungszeit durch das NOR-Gatter und den Inverter eliminiert werden. Durch Hinzufügen einer Abschirmschaltung zur Überstromschutzschaltung wird das Überstromsignal während der Verzögerungszeit abgeschirmt. Wenn der Laststrom jedoch zu groß ist, kann die Stromröhre sofort durchgebrannt sein, sodass ein entsprechender Abschaltkreis erforderlich ist. Wenn der Laststrom den maximalen Grenzstrom IMAX überschreitet, kann die Überstromschutzschaltung den LDO ohne Verzögerung direkt abschalten.
Die Schaltung der B-Zone des virtuellen Rahmens in 3 kann das Problem lösen, dass der große Strom in der Abschirmzeit dazu führen kann, dass die Leistungsröhre sofort brennt. Wenn während der Verzögerungszeit ein großes Überstromsignal auftritt, kann die Stromröhre rechtzeitig ausgeschaltet werden, um die Systemsicherheit zu gewährleisten. Die Abschaltschaltung besteht aus einem Komparator B und einem NMOS-Schalter M1.
Wenn das Überstromsignal den maximalen Grenzstrom IMAX (zu diesem Zeitpunkt VSENSE VMAX) überschreitet, ist der VCOUT-Ausgang des Komparators B hoch, was zum Einschalten des Schalters M1 führt, so dass das starke Verhalten des VCO ohne den Einfluss von niedrig ist Der Abschirmkreis und der LDO werden synchron ausgeschaltet, um die Sicherheit des Leistungstransistors zu gewährleisten. Wenn der Überstrom nicht zu groß ist, ist die Komparatorausgangsspannung VCOUT niedrig und der Schalter M1 ist nicht eingeschaltet, was den Betrieb der Abschirmschaltung nicht beeinträchtigt.
Die in Fig. 3 gezeigte verbesserte Stromschutzschaltung ist in der Lage, den in Fig. 1 (b) dargestellten gewünschten Betriebsmodus der "Abschirmzone" zu erreichen. Die maximale Dauerwirkungszeit tMAX des Laststromüberstroms und die maximale Überstromamplitude IMAX sind die Zeit- und Amplitudengrenzen des Bereichs "Abschirmung". In praktischen Anwendungen ist die Wärmeleistung und der Durchschlagstrom, denen die Leistungsröhre widerstehen kann, begrenzt. Die maximale Einwirkungsdauer tMAX wird durch die Wärmeabgabe und die Wärmeleistung bestimmt, die die Leistungsröhre aushalten kann, während der maximale Durchschlagstrom der Leistungsröhre die maximale Amplitude IMAX des Überstroms bestimmt.
Für spezielle Anwendungsanforderungen kann der LDO effizienter betrieben werden, indem eine angemessene Maskierungszeit und eine maximale Überstromamplitude eingestellt werden.
Die logische Beziehung des "Abschirm" -Modus ist in Fig. 4 gezeigt, wobei VB1 und VCOUT die Ausgangssignale der Komparatoren A bzw. B sind. Nach einer Verzögerungszeit gibt VB1 VB2 aus, die Ausgangsspannung der Abschirmschaltung ist VBOUT und der VCO ist der Ausgang der Abschirmschaltung. Die Wellenformen von VB1, VB2 und VBOUT spiegeln die logische Beziehung der Abschirmschaltung wider. VBOUT ist nur dann niedrig, wenn VB1 und VB2 gleichzeitig hoch sind, andernfalls ist VBOUT immer hoch. Daher schirmt die Abschirmschaltung das Impulssignal innerhalb der Verzögerungszeit ab und behält das breite Impulssignal bei; VCOUT ist die Freigabe, solange VCOUT hoch ist, geht der VCO sofort auf niedrig.
Abbildung 4 Schaltplan "Abschirmung"
