STMicroelectronics STEF05: elektroniczny ogranicznik prądu z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym

Układ STEF05 jest elektronicznym ogranicznikiem prądu z regulowaną szybkością narastania napięcia wyjściowego. Zapewnia ochronę zarówno przed przeciążeniem prądowym jak i przed przepięciami.

 

 

Podstawowe parametry:
– napięcie zasilania: 5 V
– nadzorowane zasilanie: przeciążenie, przepięcie, regulowany czas narastania napięcia wyjściowego
– ograniczenie napięcia wyjściowego (zabezpieczenie przed przepięciami): do 5,95…7,35 V (istnieje także wersja dla napięcia 12V oznaczona symbolem STEF12)
– ograniczenie prądu wyjściowego do max. 3,6 A
– wbudowane zabezpieczenie przed przegrzaniem
– wbudowany elektroniczny włącznik
– wyjście sygnalizujące zadziałanie bezpiecznika termicznego
– obudowa DFN10 (3 x 3 mm)

Układ STEF05 pomyślany został jako element inteligentnej ochrony obwodów zasilającego. W odróżnieniu od standardowych bezpieczników pełni rolę zabezpieczenia przeciwzwarciowego, chroni także zasilane elementy przed przepięciami. Posiada wyjście sygnalizujące zadziałanie wewnętrznego bezpiecznika termicznego. W przypadku awaryjnego wyłączenia powrót do normalnej pracy może nastąpić po ponownym załączeniu zasilania albo po podaniu poziomu zerującego na wejście sterowane przez zewnętrzny układ np. mikrokontroler. Dodatkowo układ STEF05 może kontrolować stromość narastania napięcia na swoim wyjściu dostosowując je do potrzeb zasilanego urządzenia.
Na rysunku 1 pokazano budowę wewnętrzną układu STEF05. Napięcie zasilana jest podawane na wejście Vcc. Poprzez tranzystor-klucz MOSFET jest ono podawane na wyjście Vout, z którego są zasilane elementy zewnętrzne.

 

Rys. 1. Schemat blokowy układu STEF05

Rys. 1. Schemat blokowy układu STEF05

 

Pomiędzy wyprowadzenia Vout i Ilimit jest dołączany rezystor, którego wartość decyduje o maksymalnym dopuszczalnym prądzie wyjściowym. Wartość jego rezystancji oblicza się korzystając ze wzoru:

Rlimit = 65/Ilimit, gdzie:

Rlimit – wartość rezystancji w [Ω]Ilimit – maksymalne natężenie prądu wyjściowego w [A]

Układ będzie przeciwdziałał poborowi prądu większemu niż Ilimit stopniowo zwiększając rezystancję kanału tranzystora MOSFET.
Prezentowany układ standardowo ogranicza stromość narastania napięcia wyjściowego od zera do 5 V na 1 ms. W przypadku gdy napięcie powinno narastać wolniej, do wyprowadzenia dV/dT należy dołączyć dodatkowy kondensator, którego pojemność należy obliczyć stosując następującą formułę:

Cdvdt= 50 × 10–9 Δt – 30 × 10–12, gdzie:

Cdvdt – pojemność dołączanego kondensatora w [F]Δt – czas narastania napięcia na wyjściu STEF05 od 0 do 5 V w [s]

Wyprowadzenie ENABLE/FAULT pełni jednocześnie rolę wyprowadzenia sterującego (wejścia) jak i sygnalizacyjnego (wyjścia). W czasie normalnej pracy zwarcie tego wyprowadzenia do masy powoduje wyłączenie STEF05 i zanik napięcia na jego wyjściu. Jednocześnie ENABLE/FAULT służy do sygnalizacji wyłączenia bezpiecznika STEF05 na skutek przegrzania np. na skutek zewnętrznego zwarcia. Gdy wystąpi przegrzanie napięcie na wyprowadzeniu sygnalizacyjnym ENABLE/FAULT obniży się z poziomu wysokiego (bliskiego napięciu Vcc) do poziomu pośredniego między 1…2V, a obwód wyjściowy układu wyłączy się. Ponowne włączenie STEF05 można przeprowadzić na dwa sposoby:

  • poprzez chwilowe odłączenie a potem załączenie zasilania,
  • poprzez chwilowe zwarcie do masy (zerowanie) wyprowadzenia ENABLE/FAULT.

 

Rys. 2. Sekwencja stanów linii ENABLE/FAULT (wejście-wyjście)

Rys. 2. Sekwencja stanów linii ENABLE/FAULT (wejście-wyjście)

 

Do pobrania

O autorze