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公司的高側測量電流并聯(lián)監視器INA168采集電流信息，信號經(jīng)調理后，與DAC8554輸出的電壓進(jìn)行比較，通過(guò)比較結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，可廣泛應用于電子產(chǎn)品的測試系統中。
關(guān)鍵詞：過(guò)流保護；工業(yè)以太網(wǎng)；電源保護；自動(dòng)保護

隨著(zhù)集成電路工藝的不斷發(fā)展，如今集成電路已從數千門(mén)發(fā)展到現在的百萬(wàn)門(mén)、千萬(wàn)門(mén)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(zhù)芯片集成度和布線(xiàn)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。據統計，互聯(lián)故障已占整個(gè)電路板故障的半數以上。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。
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。而在測試系統中，針對不同供電的板卡，不同功耗的板卡，保護閾值是隨著(zhù)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(shí)現智能化。開(kāi)關(guān)電源保護方法有多種，大多都是過(guò)流閾值固定的，或是新型的用于低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)的過(guò)流保護方法，或是通過(guò)脈寬調制(PWM)實(shí)現過(guò)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(guò)流鎖定的電源保護裝置的設計方法。

1 設計背景
在測試工裝系統中，對待測板卡(UUT)上電是必要的，隨之，加入過(guò)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(guò)流保護裝置的閾值提出了智能化可配置的要求。

根據以上要求，我們采用比較的方式設定不同的電壓來(lái)實(shí)現不同的過(guò)流閾值，進(jìn)而控制回路的通斷。設計的結構框圖如圖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(高側測量電流并聯(lián)監視器)，此芯片為電流輸出，需通過(guò)電阻轉換為電壓信號，INA168的基本電路與內部結構如圖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，還需根據比較電壓范圍來(lái)確定參數VO的范圍。