Силовий 16А кнопковий MOSFET вимикач із захистом від переполюсування вхідної напруги HP

Кнопкові вимикачі живлення Pololu є складною альтернативою громіздким механічним перемикачам для керування живленням. Основна функція – фіксоване керування живленням за допомогою кнопок, при якому одне натискання включає живлення, а інше – вимикає його. Додаткові входи керування дозволяють використовувати розширені програми, такі як автоматичне вимкнення пристрою, на який подається живлення. Ця версія HP (високострумова) працює від напруги від 4.5 до 40 В і може видавати постійний струм приблизно до 16 А.

Код виробника: 2813

Кнопковий вимикач живлення Pololu - це компактний напівпровідниковий вимикач живлення із вбудованим захистом від зворотної напруги, який керується кнопкою миттєвої дії: одне натискання включає живлення, а інше натискання вимикає його. Це запатентована конструкція, спочатку створена для використання у власних продуктах Pololu як альтернатива громіздким механічним перемикачам. Оскільки струм, що комутується, не протікає через механічний перемикач, для управління значною потужністю можна використовувати велику кількість невеликих малопотужних перемикачів. Використання перемикачів миттєвої дії дозволяє використовувати кілька перемикачів паралельно для управління живленням одного навантаження.

На платі вже встановлено невелику кнопку, і є зручні точки для паралельного підключення зовнішніх кнопок або тактильних перемикачів. Він також пропонує кілька альтернативних варіантів підключення кнопок, які призводять до роботи тільки при натисканні або лише при натисканні, а додаткові входи дозволяють використовувати додаткові параметри керування живленням, наприклад, дозволити навантаженню відключати власне живлення, що може бути корисним при використанні акумуляторів з хімічним складом, чутливим до надмірної розрядки.

Попередження: Не використовуйте цей перемикач як аварійне вимкнення або аналогічне захисне відключення в програмах, де відмова від вимкнення живлення може призвести до травми або пошкодження майна.

Блок-схема кнопкового вимикача живлення із захистом від зворотної напруги:

Входи перемикача та управління контролюють стан схеми фіксації, яка, у свою чергу, управляє парою силових МОП-транзисторів, через які протікає основний струм.

Існують чотири версії кнопкових вимикачів живлення Pololu:

• Міні-кнопковий вимикач живлення низької напруги
• Міні-кнопковий вимикач живлення SV
• Великий кнопковий вимикач живлення MP
• Великий кнопковий вимикач живлення HP

Два міні-кнопкові вимикачі живлення є меншими за розміром версіями з меншим струмом, які корисні для додатків з жорсткими обмеженнями за розміром або низькими вимогами до потужності. Крім того, Mini LV - єдиний із чотирьох, який працює при напрузі нижче 4.5 В; оскільки він може працювати при напрузі до 2.2, цю версію можна використовувати з однією літієвою батареєю.

Характеристики:

• Абсолютна максимальна вхідна напруга: 40 В
• Робоча напруга, що рекомендується: від 4.5 В до 32 В
• Опір відкритого каналу MOSFET (макс.)
  • 13 мОм при 4.5
  • 8.6 мОм при 10 В
• Безперервний струм при 55°C ¹: 6.0 А
• Безперервний струм при 150 ° C ¹: 16 А
• Максимальний струм: 90 А
• Споживання струму у включеному стані²: ~120 мкА/В
• Споживання струму у вимкненому стані: < 0.2 мкА
• Колір світлодіода: зелений
• Розмір: 20.3 х 25.4 х 4 мм
• Маса: 2.7 г

¹ При 12 В при температурі навколишнього середовища 22°C і нерухомому повітрі.

² У струмі увімкненому стані переважає індикаторний світлодіод, який, приблизно, пропорційний вхідному напрузі.

Зверніть увагу, що цей перемикач має низку недоліків у порівнянні з механічними перемикачами, тому переконайтеся, що ви повністю розумієте цей продукт, перш ніж використовувати його у своїй системі.

Порівняно з попередніми версіями кнопкових вимикачів Pololu, нові версії мають суттєво розширений діапазон робочої напруги, а також захист від зворотної напруги та більше можливостей керування. Розмір і розпинування змінилися, тому нові версії не можуть використовуватися як пряма заміна старих.

Переваги та обмеження:

Кнопковий вимикач живлення Pololu добре працює за призначенням як вимикач постійного струму для невеликих роботів, але оскільки він принципово відрізняється від механічного вимикача живлення, необхідно повністю враховувати переваги та недоліки компонентів.

• Переваги перед механічними вимикачами:
  • Компактний розмір
  • Захист від зворотної напруги
  • Дозволяє кілька (паралельних) перемикачів для поліпшення інтерфейсу користувача.
  • Кращі характеристики включення, ніж у механічного перемикача, що стрибає.
  • Обмежена кількість шипів LC для навантажень з низьким опором
  • Дозволяє самовідключення (вхід ВИКЛ)
  • Дозволяє зовнішньому цифровому пристрої контролювати стан живлення (входи ON та CTRL)
  • Сумісність з макетною платою та перфорованою платою (крок 2.54 мм)
• Недоліки в порівнянні з механічними перемикачами:
  • Перемикач односпрямований (живлення, що подається на VOUT, не може бути переключено на VIN)
  • Обмежений діапазон робочої напруги
  • Перемикач може втратити свій стан при відключенні живлення (зазвичай за замовчуванням перемикач знаходиться у вимкненому стані при першій подачі живлення, але за умовчанням він може перебувати у включеному стані поблизу верхньої межі робочого діапазону)
  • Перемикає лише постійний струм (не зберігає стан із-за збоїв живлення або надмірного шуму)
  • Немає повної ізоляції у вимкненому стані

Використання кнопкового вимикача живлення:

Найпростіший спосіб керувати кнопковим вимикачем живлення – використовувати встановлену на ньому кнопку: одне натискання включає живлення, а інше вимикає його. В якості альтернативи можна підключити до контактів A і B і використовувати замість них окрему кнопку, наприклад, на пристрої, який монтується на віддаленій панелі . Декілька кнопок можна підключити паралельно для кількох точок управління, і кожна з паралельних кнопок, включаючи кнопку на самій платі, зможе вмикати або вимикати перемикач. Схема фіксації забезпечує деяке усунення брязкоту кнопок, але кнопки з надмірним брязкальцем (кілька мс) можуть працювати некоректно з цим виробом.

Більш розширені можливості керування доступні через контакти підключення кнопок і три входи керування:

Для роботи контактів ON, OFF і CTRL на кнопковому вимикачі живлення не потрібен імпульс, але залишення будь-якого з них у високому стані може перешкодити іншим методам керування перемикачем, тому ми рекомендуємо використовувати з ними імпульсні сигнали. Структури входів для трьох керуючих входів показані нижче:

Комплектація вимикача:

У комплект кожного перемикача входять два 8-контактні прямі роз'єми «вилка» і дві 2-контактні клемні колодки діаметром 5 мм з яких ви можете вибрати, який з цих компонентів, якщо є, припаяти до плати. Клемні колодки мають чотири великі отвори, а контактні колодки дозволяють використовувати перемикач з безпайковими макетами та перфорованими платами зі стандартною відстанню 2.54 мм. Якщо ви хочете використовувати клемні колодки, ми рекомендуємо встановити їх на стороні плати без компонентів, як показано на малюнку вище. Клемні колодки закривають по одному з менших отворів VIN і VOUT, тому вам не слід впаювати контакти роз'єму в ці отвори, якщо ви плануєте використовувати клемні колодки.

Зверніть увагу, що клемні колодки розраховані тільки на струм 16 А, тому для додатків з більш високою потужністю слід припаювати товсті дроти безпосередньо до плати.

Міркування щодо тепловиділення та розсіюваної потужності:

Оскільки МОП-транзистори у включеному стані є ефективними резисторими, потужність нагріву плати пропорційна квадрату струму, що протікає через неї. Дані в характеристиках у верхній частині цієї сторінки показують типові струми, які нагрівають МОП-транзистори до 55°C, при якій МОП-транзистори починають помітно нагріватися, але при цьому, як правило, безпечно торкатися, а також струми, які нагрівають МОП -транзистори до 150 ° C, абсолютної межі. для МОП-транзисторів. При достатньому охолодженні або протягом коротких періодів часу, якщо МОП-транзистори не гарячі, токи до зазначених максимумів можуть бути досягнуті.

Захист від перехідних процесів:

Переривання великих струмів може спричинити стрибки напруги (позитивні на вхідній стороні та негативні на вихідний), які залежать від індуктивності силових з'єднань та можуть перевищувати межі пристрою. Відповідні заходи з обмеження розміру цих сплесків включають мінімізацію довжини проводів, розміщення конденсаторів на вимикачі живлення для згладжування сплесків і поглинання частини енергії, установку діода Шоттки на вихідний потужності для поглинання негативних сплесків і установку перехідної напруги. подавлювач (TVS) на вході живлення для поглинання позитивних викидів.

Характеристики в межах робочого діапазону:

Робочий діапазон перемикача обмежений можливістю надійної зміни стану. При низькій напрузі перемикач важко включити, і він вимкнеться сам, як тільки напруга впаде досить сильно (ця точка відключення може досягати 4.5 В). При високих напругах перемикачі з більшою ймовірністю вмикаються при початковій подачі живлення. На надійність вимикання впливає поєднання напруги живлення, величини брязкоту кнопкового вимикача та величини перешкод у лінії живлення. Для програм з верхньою межею робочого діапазону слід провести випробування, щоб переконатися, що пристрій може правильно вимкнутись.

Посилання:

• Блок-схема и вхідні дані
• Габаритна схема
• 3D-модель
• РКерівництво по свердлуванню