Силовой 16А кнопочный MOSFET выключатель с защитой от переполюсовки входного напряжения HP

Кнопочные выключатели питания Pololu представляют собой сложную альтернативу громоздким механическим переключателям для управления питанием. Основная функция - фиксируемое управление питанием с помощью кнопок, при котором одно нажатие включает питание, а другое - выключает его. Дополнительные входы управления позволяют использовать расширенные приложения, такие как автоматическое отключение устройства, на которое подается питание. Эта версия HP (высокотоковая) работает от напряжения от 4.5 В до 40 В и может выдавать постоянный ток примерно до 8 А.

Код производителя: 2813

Кнопочный выключатель питания Pololu - это компактный полупроводниковый выключатель питания со встроенной защитой от обратного напряжения, который управляется кнопкой мгновенного действия: одно нажатие включает питание, а другое нажатие выключает его. Это запатентованная конструкция, изначально созданная для использования в собственных продуктах Pololu в качестве альтернативы громоздким механическим переключателям. Поскольку коммутируемый ток не протекает через механический переключатель, для управления значительной мощностью можно использовать большое количество небольших маломощных переключателей. Использование переключателей мгновенного действия также позволяет использовать несколько переключателей параллельно для управления питанием одной нагрузки.

На плате уже установлена ​​небольшая кнопка, и имеются удобные точки для параллельного подключения внешних кнопок или тактильных переключателей. Он также предлагает несколько альтернативных вариантов подключения кнопок, которые приводят к работе только при нажатии или только при нажатии, а дополнительные входы позволяют использовать дополнительные параметры управления питанием, например, разрешить нагрузке отключать собственное питание, что может быть полезно при использовании аккумуляторов с химический составом, чувствительным к чрезмерной разрядке.

Предупреждение: Не используйте этот переключатель в качестве аварийного отключения или аналогичного защитного отключения в приложениях, где отказ от отключения питания может привести к травме или повреждению имущества.

Блок-схема кнопочного выключателя питания с защитой от обратного напряжения:

Входы переключателя и управления контролируют состояние схемы фиксации, которая, в свою очередь, управляет парой силовых МОП-транзисторов, через которые протекает основной ток.

Существуют четыре версии кнопочных выключателей питания Pololu:

• Мини-кнопочный выключатель питания низкого напряжения
• Мини-кнопочный выключатель питания SV
• Большой кнопочный выключатель питания MP
• Большой кнопочный выключатель питания HP

Два мини-кнопочных выключателя питания представляют собой меньшие по размеру версии с меньшим током, которые полезны для приложений с жесткими ограничениями по размеру или низкими требованиями к мощности. Кроме того, Mini LV - единственный из четырех, который работает при напряжении ниже 4.5 В; поскольку он может работать при напряжении до 2.2 В, эту версию можно использовать с одной литиевой батареей.

Характеристики:

• Абсолютное максимальное входное напряжение: 40 В
• Рекомендуемое рабочее напряжение: от 4.5 В до 32 В
• Сопротивление открытого канала MOSFET (макс.)
  • 13 мОм при 4.5 В
  • 8.6 мОм при 10 В
• Непрерывный ток при 55°C ¹: 6.0 А
• Непрерывный ток при 150°C ¹: 16 А
• Максимальный ток: 90 А
• Потребление тока во включенном состоянии²: ~120 мкА/В
• Потребление тока в выключенном состоянии: < 0.2 мкА
• Цвет светодиода: зеленый
• Размер: 20.3 х 25.4 х 4 мм
• Масса: 2.7 г

¹ При 12 В при температуре окружающей среды 22°C и неподвижном воздухе.

² В токе во включенном состоянии преобладает индикаторный светодиод, который, примерно, пропорционален входному напряжению.

Обратите внимание, что этот переключатель имеет ряд недостатков по сравнению с механическими переключателями, поэтому убедитесь, что вы полностью понимаете этот продукт, прежде чем использовать его в своей системе.

По сравнению с предыдущими версиями кнопочных выключателей Pololu, новые версии имеют существенно расширенный диапазон рабочего напряжения, а также защиту от обратного напряжения и больше возможностей управления. Размер и распиновка изменились, поэтому новые версии не могут использоваться в качестве прямой замены старых.

Преимущества и ограничения:

Кнопочный выключатель питания Pololu хорошо работает по назначению в качестве выключателя питания постоянного тока для небольших роботов, но поскольку он принципиально отличается от механического выключателя питания, необходимо полностью учитывать преимущества и недостатки компонентов.

• Преимущества перед механическими выключателями:
  • Компактный размер
  • Защита от обратного напряжения
  • Позволяет несколько (параллельных) переключателей для улучшения пользовательского интерфейса.
  • Лучшие характеристики включения, чем у прыгающего механического переключателя.
  • Ограниченное количество шипов LC для нагрузок с низким сопротивлением
  • Позволяет самоотключение (вход ВЫКЛ)
  • Позволяет внешнему цифровому устройству контролировать состояние питания (входы ON и CTRL)
  • Совместимость с макетной платой и перфорированной платой (шаг 2.54 мм)
• Недостатки по сравнению с механическими переключателями:
  • Переключатель однонаправленный (питание, подаваемое на VOUT, не может быть переключено на VIN)
  • Ограниченный диапазон рабочего напряжения
  • Переключатель может потерять свое состояние при отключении питания (обычно по умолчанию переключатель находится в выключенном состоянии при первой подаче питания, но по умолчанию он может находиться во включенном состоянии вблизи верхнего предела рабочего диапазона)
  • Переключает только постоянный ток (не сохраняет состояние из-за сбоев питания или чрезмерного шума)
  • Нет полной изоляции в выключенном состоянии

Использование кнопочного выключателя питания:

Самый простой способ управлять кнопочным выключателем питания - использовать установленную на нем кнопку: одно нажатие включает питание, а другое выключает его. В качестве альтернативы можно подключить к контактам A и B и использовать вместо них отдельную кнопку, например, на устройстве, монтируемом на удаленной панели . Несколько кнопок можно подключить параллельно для нескольких точек управления, и каждая из параллельных кнопок, включая кнопку на самой плате, сможет включать или выключать переключатель. Схема фиксации обеспечивает некоторое устранение дребезга кнопок, но кнопки с чрезмерным дребезгом (несколько мс) могут работать некорректно с этим изделием.

Более расширенные возможности управления доступны через контакты подключения кнопок и три входа управления:

Для работы контактов ON, OFF и CTRL на кнопочном выключателе питания не требуется импульс, но оставление любого из них в высоком состоянии может помешать другим методам управления переключателем, поэтому мы обычно рекомендуем использовать с ними импульсные сигналы. Структуры входов для трех управляющих входов показаны ниже:

Комплектация выключателя:

В комплект каждого переключателя входят два 8-контактных прямых разъема «вилка» и две 2-контактные клеммные колодки диаметром 5 мм из которых вы можете выбрать, какой из этих компонентов, если таковой имеется, припаять к плате. Клеммные колодки имеют четыре больших отверстия, а контактные колодки позволяют использовать переключатель с беспаечными макетами и перфорированными платами со стандартным расстоянием 2.54 мм. Если вы хотите использовать клеммные колодки, мы рекомендуем установить их на стороне платы без компонентов, как показано на рисунке макета выше. Клеммные колодки закрывают по одному из меньших отверстий VIN и VOUT, поэтому вам не следует впаивать контакты разъема в эти отверстия, если вы планируете использовать клеммные колодки.

Обратите внимание, что клеммные колодки рассчитаны только на ток 16 А, поэтому для приложений с более высокой мощностью следует припаивать толстые провода непосредственно к плате.

Соображения относительно тепловыделения и рассеиваемой мощности:

Поскольку МОП-транзисторы во включенном состоянии являются эффективными резисторами, мощность нагрева платы пропорциональна квадрату тока, протекающего через нее. Данные в характеристиках в верхней части этой страницы показывает типичные токи, которые нагревают МОП-транзисторы до 55°C, при которой МОП-транзисторы начинают заметно нагреваться, но при этом к ним, как правило, безопасно прикасаться, а также токи, которые нагревают МОП-транзисторы до 150°C, абсолютного предела. для МОП-транзисторов. При достаточном охлаждении или в течение коротких периодов времени, если МОП-транзисторы изначально не горячие, токи до указанных максимумов могут быть достигнуты.

Защита от переходных процессов:

Прерывание больших токов может вызвать скачки напряжения (положительные на входной стороне и отрицательные на выходной), которые зависят от индуктивности силовых соединений и могут превышать пределы устройства. Соответствующие меры по ограничению размера этих всплесков включают в себя минимизацию длины проводов, размещение конденсаторов на выключателе питания для сглаживания всплесков и поглощения части энергии, установку диода Шоттки на выходной мощности для поглощения отрицательных всплесков и установку переходного напряжения. подавитель (TVS) на входе питания для поглощения положительных выбросов.

Характеристики в пределах рабочего диапазона:

Рабочий диапазон переключателя ограничен возможностью надежного изменения состояния. При низком напряжении переключатель трудно включить, и он выключится сам, как только напряжение упадет достаточно сильно (эта точка отключения может достигать 4.5 В). При высоких напряжениях переключатели с большей вероятностью включатся при первоначальной подаче питания. На надежность выключения влияет сочетание напряжения питания, величины дребезга кнопочного выключателя и величины помех в линии питания. Для приложений с верхним пределом рабочего диапазона следует провести испытания, чтобы убедиться, что устройство может правильно выключиться.

Ссылки:

• Блок-схема и входные данные
• Габаритная схема
• 3D-модель
• Руководство по сверлению