一種負(fù)荷閾值可配置的電源保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種基于工業(yè)以太網(wǎng)、MC9S12DT128的負(fù)荷閾值可配置電源保護(hù)裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)方案。該方案采用TI公司的高側(cè)測(cè)量電流并聯(lián)監(jiān)視器INA168采集電流信息，信號(hào)經(jīng)調(diào)理后，與DAC8554輸出的電壓進(jìn)行比較，通過(guò)比較結(jié)果控制電流回路通斷。DAC8554輸出電壓可配置，過(guò)流鎖定后可程控接觸鎖定。裝置可配置且便于操作，可廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品的測(cè)試系統(tǒng)中。
關(guān)鍵詞：過(guò)流保護(hù)；工業(yè)以太網(wǎng)；電源保護(hù)；自動(dòng)保護(hù)

隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展，如今集成電路已從數(shù)千門(mén)發(fā)展到現(xiàn)在的百萬(wàn)門(mén)、千萬(wàn)門(mén)級(jí)的水平，多層電路板、表面安裝器件、多芯片模塊等組裝工藝的應(yīng)用使得電路組裝形式更趨微型化。隨著芯片集成度和布線密度的不斷提高，電路板上發(fā)生短路、短路等互聯(lián)故障的可能性大大增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，互聯(lián)故障已占整個(gè)電路板故障的半數(shù)以上。因此在電子設(shè)備的生產(chǎn)和維護(hù)階段，電路板測(cè)試成為了非常重要的環(huán)節(jié)。
而在測(cè)試階段，為了保證不對(duì)產(chǎn)品造成傷害，合理的保護(hù)電路就顯得尤為關(guān)鍵。而在測(cè)試系統(tǒng)中，針對(duì)不同供電的板卡，不同功耗的板卡，保護(hù)閾值是隨著板卡的不同而變化的，這就要求保護(hù)電路在閾值配置方面實(shí)現(xiàn)智能化。開(kāi)關(guān)電源保護(hù)方法有多種，大多都是過(guò)流閾值固定的，或是新型的用于低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的過(guò)流保護(hù)方法，或是通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。文中提出了一種有效的負(fù)荷可配置的、可程控解除過(guò)流鎖定的電源保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法。

1 設(shè)計(jì)背景
在測(cè)試工裝系統(tǒng)中，對(duì)待測(cè)板卡(UUT)上電是必要的，隨之，加入過(guò)流保護(hù)裝置保護(hù)待測(cè)對(duì)象不被燒毀也是必要的。而在兼容測(cè)試多種UUT的系統(tǒng)中，對(duì)于不同的待測(cè)對(duì)象(UUT，unit under test)，供電電壓不同，輸入電流不同，這就對(duì)過(guò)流保護(hù)裝置的閾值提出了智能化可配置的要求。

根據(jù)以上要求，我們采用比較的方式設(shè)定不同的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的過(guò)流閾值，進(jìn)而控制回路的通斷。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 信號(hào)采集與儀表放大
待測(cè)對(duì)象供電電壓范圍在5～48 V，電流采樣部分本設(shè)計(jì)采用了TI公司的，INA168(高側(cè)測(cè)量電流并聯(lián)監(jiān)視器)，此芯片為電流輸出，需通過(guò)電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，INA168的基本電路與內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

可見(jiàn)，輸出電壓與回路電流Is、采樣電阻RS及RL有關(guān)，具體關(guān)系如下：
VD=ISRSRI／5 kΩ
本設(shè)計(jì)中，RS選用0．18 Ω，1％，最大功耗1 W，YAGEO品牌的封裝2512的電阻作為采樣電阻(shunt)，待測(cè)回路電流最大為2 A，但還不足以確定RL的值，還需根據(jù)比較電壓范圍來(lái)確定參數(shù)VO的范圍。