ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ EFUSE

РАДИОСХЕМЫ



СХЕМЫ И СТАТЬИ


РАДИОБЛОГИ
Использование светодиодных ламп при стерилизации и дезинфекции

Правила замены микросхем операционных усилителей

Зарядное для авто из блока питания ноутбука

Сварочник из микроволновки с китайским модулем управления

Универсальный цифровой изолятор сигналов

Плазменный шар питаем от батареек вместо 220V

Как подобрать встраиваемую розетку

Плазменная свеча Tesla HFSSTC



ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ EFUSE



Растущее количество электронных устройств в доме, офисе и на производстве, вызывает потребность в наличии предохранителей - небольших, дешевых, быстрых, автоматически сбрасываемых и регулируемых средств защиты электронных цепей. Такие элементы становятся незаменимыми для обеспечения безопасности и максимального времени безотказной работы устройства. Обычные решения с плавкими предохранителями не предлагают столько вариантов защиты и обычно сопряжены с неудобствами, связанными с заменой предохранителя.

Предохранители EFuse - комплексная защита электронных устройств

Сейчас уже непросто требования к малой задержке и точности работы, а также к возможности сброса защиты после срабатывания. Желательно к тому же реализовать регулируемую максимальную токовую защиту, обеспечить программируемую скорость нарастания пускового тока, позволить ограничивать перенапряжения, блокировать обратный ток и тепловую защиту. Схема такой сложности потребовала бы использования множества дискретных компонентов и нескольких микросхем, которые в совокупности были бы дорогостоящими, трудоемкими для проектирования и занимали значительную площадь печатной платы.

Чтобы удовлетворить все эти требования, сегодня разработчики могут использовать готовые чипы с функциями электронного предохранителя (eFuse), чтобы обеспечить наносекундную защиту от короткого замыкания, работая реально в миллион раз быстрее, чем обычные предохранители или PTC.

Перегрузки по току, мощности, короткие замыкания и перенапряжения — это лишь некоторые из основных опасностей для электронных схем. В условиях токоперегрузки через проводник протекает чрезмерный ток. Это может привести к избыточному выделению тепла и риску возгорания или повреждения. Эти условия могут быть вызваны короткими замыканиями, перегрузками, ошибками проектирования, отказами компонентов, а также случайными замыканиями на землю. Для защиты цепей и пользователей предохранитель от перегрузки по току должен срабатывать немедленно.

Перегрузки возникают и когда повышенное значение тока не опасно сразу, но долгосрочные последствия могут быть такими же опасными, как и состояние КЗ. Защита от перегрузки реализована с различной выдержкой времени в зависимости от степени перегрузки. Чем больше перегрузка, тем короче задержка отключения. Защита от перегрузок может быть выполнена с помощью предохранителей с задержкой срабатывания.

Перенапряжения могут сделать работу оборудования нестабильной, а также привести к нагреву и увеличить риск возгорания. Они могут представлять опасность для пользователей. Как и в случае перегрузки по току, защита от перенапряжения должна срабатывать быстро.

В некоторых устройствах требуется расширение этого набора базовых функций защиты для обеспечения безопасной и стабильной работы в любых условиях, включая, например, регулируемые уровни срабатывания защиты от перенапряжения и перегрузки по току, ограничение пускового тока, тепловую защиту и блокировку обратного напряжения.

Как работает eFuse

Чип EFuse обеспечивают расширенные функции защиты и более высокий уровень контроля параметров в цепи по сравнению с обычными одноразовыми и реверсивными предохранителями PTC. В дополнение к функции защиты от замыкания предохранители eFuse обеспечивают точное подавление перенапряжения в цепи, имеют регулируемую защиту от перегрузки по току, стабилизированное выходное напряжение и позволяют контролировать скорость нарастания тока для минимизации пусковых токов, а также содержат термовыключатель. Отдельные версии дополнительно включают функцию блокировки обратного тока.

eFuse может заменить предохранители и элементы PTC, обеспечивая дополнительные функции защиты

Одним из главных компонентов, обеспечивающих высокую производительность eFuse, является внутренний силовой полевой МОП-транзистор с прямым сопротивлением в миллиомах во включенном состоянии, который может проводить большие выходные токи. Во время нормальной работы очень низкое прямое сопротивление MOSFET делает напряжение на VOUT практически идентичным напряжению на VIN. После обнаружения короткого замыкания MOSFET очень быстро отключается, а при подаче напряжения этот элемент используется для ограничения пускового тока.

Низкоомный MOSFET-транзистор в состоянии проводимости, встроенный в eFuse, обеспечивает быстрое срабатывание защиты и позволяет создавать контролируемые условия для запуска

EFuse имеет много преимуществ. Традиционные одноразовые предохранители и реверсивные версии PTC являются пассивными компонентами с низкой точностью срабатывания. Они основаны на нагреве элемента в результате протекания тока, что требует времени и увеличивает время реакции на событие.

В отличие от них, eFuse постоянно контролирует протекающий ток, и когда он достигает установленного порогового уровня, срабатывает защита от короткого замыкания. При срабатывании функционирующая схема защиты снижает ток практически до нуля, а что касается скорости - по сравнению со временем срабатывания 1 с и более для обычных предохранителей, eFuse разрывает цепь за 150–300 нс. Это короткое время отклика снижает перегрузку компонентов схемы и повышает устойчивость к необратимым сбоям.

Поскольку предохранитель eFuse не повреждается при коротком замыкании, то нет необходимости тратиться на его замену. По сравнению с одноразовыми предохранителями eFuses сокращают затраты на техническое обслуживание и время ремонта. Эти элементы позволяют задать два способа реагирования после окончания сбоя - автоматический возврат в нормальный режим работы или блокировку, которая снимается при подаче внешнего сигнала. Так что защита от перенапряжения и тепловая защита, обеспечиваемая eFuse, не может быть обеспечена с помощью обычных предохранителей.

Доступные в продаже элементы

Выбор подходящего элемента обычно начинается с выбора защиты для силовых шин. Для напряжений от 5 до 12 В хорошим решением является серия TCKE8xx. Они работают при напряжении до 18 В и силе тока 5 А, соответствуют стандарту безопасности IEC 62368-1 и требованиям UL2367, изготавливаются в корпусе WSON10B с размерами 3х3х0,7 мм с зазором 0,5 мм.

Электронные предохранители Toshiba выпускаются в SMD-корпусах WSON10B с размерами 3 х 3 х 0,7 мм

TCKE8xx обеспечивают гибкость установки пределов перегрузки по току с помощью внешнего резистора, регулировки скорости нарастания напряжения с помощью внешнего конденсатора и защиты от перенапряжения и пониженного напряжения питания. Также имеется термовыключатель и специальный контакт управления для дополнительного внешнего полевого транзистора, для блокировки обратного тока.

Электронные предохранители TCKE8xx обеспечивают регулируемую защиту от перенапряжения

На выбор предлагается три уровня ограничения перенапряжения; 6,04 В для схем с питанием 5 В (например, TCKE805NL, RF), 15,1 В для шины 12 В (TCKE812NL, RF) и версия без ограничителя (TCKE800NL, RF). Защита от перенапряжения доступна с опцией Normal или Lockout, и уровни активации настраиваются с шагом 7%. Блок минимального напряжения запрограммирован с помощью внешнего резистора. Термовыключатель защищает схему от перегрева и срабатывает при 160°С. Версии с автоматическим перезапуском снова начинают функционировать при снижении температуры на 20°C.

В электронных предохранителях предусмотрена возможность задания скорости нарастания напряжения и тока на выходе при включении питания

Для обеспечения стабильной работы устройств, предохранители позволяют задавать скорость нарастания выходного тока и напряжения при включении питания. В противном случае, при включении большой пусковой ток может привести к срабатыванию предохранителя и вызвать нестабильную работу. Внешний конденсатор позволяет устанавливать скорость нарастания напряжения и тока, предотвращая нежелательное отключение питания.

Типичное применение eFuse из серии TCKE8xx с дополнительными диодами и MOSFET для блокировки обратного тока

При необходимости можно добавить внешний N-канальный силовой МОП-транзистор для блокировки обратного тока (с выхода на вход), TVS-диод для защиты от входных переходных процессов и диод Шоттки для защиты от отрицательных всплесков напряжения на выходе. Блокировка обратного тока может быть полезна в импульсных блоках питания и зарядных устройствах для аккумуляторов. Внешний MOSFET управляется с вывода EFET.

Добавление диода TVS необходимо в схемах с переходными процессами (пиками) по шине питания, амплитуда которых превышает максимальное номинальное входное напряжение eFuse. Если устройство может показать отрицательный потенциал на выходе eFuse, может быть рекомендован дополнительный диод, подключенный параллельно выходу.

TCKE712BNL, RF включает в себя два полевых МОП-транзистора, обеспечивающих блокировку обратного тока без необходимости использования внешних компонентов

Иногда нужно использовать электронные предохранители со встроенной блокировкой обратного тока, например TCKE712BNL, содержащие два MOSFET в последовательном соединении. Суммарное сопротивление обоих транзисторов в открытом состоянии составляет 53 мОм, что примерно равно сопротивлению внешнего блокирующего полевого МОП-транзистора.

По сравнению с версиями, адаптированными к постоянному напряжению шины питания, эта схема работает в диапазоне 4,4 - 13,2 В. Она имеет отдельный вывод для установки уровня защиты OVP и вывод FLAG с открытым стоком, сигнализирующий об отказе.

В общем использование новейших электронных предохранителей eFuse заметно упрощает проектирование устройств и повышает их долговечность.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ EFUSE



ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Обзор китайского устройства для электролиза воды - фото, видео, описание работы.


МИКРОФОНЫ MEMS

Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.


КОНТРОЛЛЕР МОЩНОГО DC МОТОРА

Схема с полевым транзистором контроллера вентилятора высокой мощности на 12 В.


ИОНИСТОРЫ В СХЕМАХ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

Теория и практика применения суперконденсаторов в различных системах беспроводной связи IoT.



   Радиосхемы » Справочник радиолюбителя



© 2010-2022 "Радиосхемы". All Rights Reserved  Почта  PDA