Jste zde

Podpůrné obvody v mikroprocesorové technice – 3.díl

Jan Robenek, 23. Únor 2010 - 7:01

Čtenářům hw.cz přinášíme českou verzi již 27. vydání příručky μP Supervisory z února 2010 s podtitulem „Don't leave your μP hanging...“, hlásajícím: „Přestaňte nečinně přihlížet bezmocnému trápení Vašich mikroprocesorů“.

V článku Podpůrné obvody v mikroprocesorové technice – 1.díl jsme zmínili

resety (Microprocessor-reset ICs),
obvody pro záložní baterie (Battery-backup circuits) a
dohled nad baterií (Battery monitors).

Následující pokračování se pak věnovalo

hlídacím časovačům (Watchdog timers),
řadičům tlačítek s velkou prodlevou (Long-delay pushbutton controllers) a také
podpoře pro zap / vyp jedním tlačítkem (Pushbutton on/off controllers).

Dnes jsou na programu

stabilizátory napětí pro automobilové / průmyslové aplikace (Automotive/industrial regulators) a
přepěťové ochrany (Overvoltage protectors).

Stabilizátory napětí pro automobilové / průmyslové aplikace (Automotive/industrial regulators)

K čemu je to dobré?

Napěťové stabilizátory pro automobilové a další průmyslové aplikace zajišťují čistý, jednoduše nastavitelný výstup v jinak drsném prostředí s vysokými teplotami a nejrůznějšími přechodovými jevy.

Napájecí sběrnice se v rámci automobilových i jiných průmyslových aplikací rozhodně nechovají jako čisté a „uhlazené“ laboratorní napájení. Můžeme zde totiž pozorovat velmi velké dynamické změny napětí, nejrůznější šumy, rušivé impulsy nebo dokonce celé výpadky. To se pochopitelně nemusí líbit žádnému z připojených obvodů, které vyžadují filtrované a také dostatečně stabilizované vstupní napětí. Protože se navíc okolní prostředí rádo extrémně zahřívá, musí všechny připojené struktury vykazovat spolehlivou odezvu i na vysokých teplotách.

Tak takhle už raději ne; diskrétní obvody vyžadují pro účinný boj s přechodovými ději spoustu pasivních prvků.

Na prvním obrázku jsme mohli sledovat typické zapojení, které však ke své činnosti využívá hned několik součástek, určených k filtraci a také omezení amplitudy vstupujícího napětí i s jeho dynamickými výkyvy.

Integrované obvody od Maximu, určené pro automobilový průmysl, ustojí drsné provozní podmínky a ještě k tomu nabídnou minimální rozměry celého řešení.

Rodina automobilových / průmyslových stabilizátorů od Maximu naproti tomu zvládá velmi široký rozsah vstupujícího napětí (až do 72 V), přičemž bez přispění vnějších prvků snáší spoustu přechodových jevů napájecího napětí. Integrované obvody jsou navíc plně předurčeny pro práci až do +125 °C. Ve srovnání s většinou konkurenčních řešení mohou také rozptýlit více ztrátového výkonu.

Stabilizátory od Maximu nabízí největší prostor pro bezpečné fungování

Automobilové / průmyslové stabilizátory z dílny Maximu se mohou pochlubit nejrozsáhlejším polem působnosti se zaručenou bezpečnou odezvou. Ačkoli se mnoho konkurenčních produktů chvástá podporou velkých zatěžovacích proudů, ve skutečnosti je vše těžce podřízeno a nekompromisně omezeno přípustným ztrátovém výkonem použitého způsobu zapouzdření. Maxim proto raději tvrdí, že jeho stabilizátory nabízí největší výkony na nejvyšších teplotách.

Když lze ve srovnání s konkurenčním přístupem vyjít jako vítěz...

Rovněž se zde setkáme s různými doplňky, jako např.

resetovacím výstupem,
pinově přístupným komparátorem (PFI, /PFO),
watchdog timerem,
povolovacími a přídržnými funkcemi nebo také
gate driverem (GATEP), chránícím před opačným připojením baterie za přispění MOSFETu s kanálem typu p.

Přepěťové ochrany aneb „nechcete si blejsknout?“ (Overvoltage protectors)

K čemu je to dobré?

Integrované přepěťové ochrany chrání připojené struktury před zničením, dojde – li k nežádoucím napěťovým špičkám nebo se jen přivede špatné napájení.

V tuto chvíli to vypadá, že je již příliš pozdě a je jen otázkou „s čím vším se budeme muset rozloučit...“

Napěťové špičky se na vstupních svorkách vyskytují poměrně často. Nebude – li vstup chráněn, mohou vzniklé přechodové jevy zničit i další připojené obvody. Jindy zase může koncový uživatel / uživatelka připojit zařízení ke špatnému zdroji a vnutit mu tak např. nevyváženou spolupráci s nesprávným síťovým adaptérem.

Přepěťová ochrana brání zničení připojených obvodů

Ochrana přitom může být velmi jednoduchá. Z principu zapojení vyplývá, že jeho přínos spočívá ve vyloučení špiček, trvalých přepětí i opačně orientovaného napětí. Stačí přitom jedna pojistka, zapojená v sérii, a TVS (transient-voltage suppressor) dioda.

Řešení je sice jednoduché a levné, ale jeho ochranná funkce může být v případě přechodových jevů dosti problematická.

Ačkoli se bude jednat o poměrně levné řešení, záhy zjistíme, že je celý princip postižen řadou omezení:

Ochranná prahová úroveň se nedá jednoduše nastavit a ještě se k tomu navíc drasticky mění s teplotou.
Dojde – li k přepětí, přepólování nebo velkým špičkám, bude potřeba vyměnit přepálenou pojistku.
Větší dynamické výkyvy způsobí větší energetické ztráty na prvku TVS.
V celé řadě případů vyžaduje TVS dioda spoustu místa na desce plošného spoje.

Integrované přepěťové ochrany od Maximu zabraňují problémům v případě přechodových napětí, přepětí i přepólování.

Maxim proto nabízí hned několik integrovaných řešení, kterými pomáhá chránit naše cenné aplikace před přechodovým napětím až do 72 V, přepětím nebo přepólováním. Jako akční člen tyto obvody využívají sériově zapojené MOSFETy, kterými v případě poruchy prakticky okamžitě rozpojí proudovou cestu. Pominou – li podmínky pro zásah ochranného prvku, zajistí stejné tranzistory opětovné obnovení provozu.