一種負荷閾值可配置的電源保護裝置的設計

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

隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展，如今集成電路已從數(shù)千門發(fā)展到現(xiàn)在的百萬門、千萬門級的水平，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，互聯(lián)故障已占整個電路板故障的半數(shù)以上。因此在電子設備的生產(chǎn)和維護階段，電路板測試成為了非常重要的環(huán)節(jié)。
而在測試階段，為了保證不對產(chǎn)品造成傷害，合理的保護電路就顯得尤為關(guān)鍵。而在測試系統(tǒng)中，針對不同供電的板卡，不同功耗的板卡，保護閾值是隨著板卡的不同而變化的，這就要求保護電路在閾值配置方面實現(xiàn)智能化。開關(guān)電源保護方法有多種，大多都是過流閾值固定的，或是新型的用于低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的過流保護方法，或是通過脈寬調(diào)制(PWM)實現(xiàn)過流保護。文中提出了一種有效的負荷可配置的、可程控解除過流鎖定的電源保護裝置的設計方法。

1 設計背景
在測試工裝系統(tǒng)中，對待測板卡(UUT)上電是必要的，隨之，加入過流保護裝置保護待測對象不被燒毀也是必要的。而在兼容測試多種UUT的系統(tǒng)中，對于不同的待測對象(UUT，unit under test)，供電電壓不同，輸入電流不同，這就對過流保護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定不同的電壓來實現(xiàn)不同的過流閾值，進而控制回路的通斷。設計的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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

可見，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
本設計中，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)比較電壓范圍來確定參數(shù)VO的范圍。