如何使用低功率電路節(jié)省時(shí)間和金錢

許多工業(yè)系統(tǒng)旨在滿足特定的 UL（保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室）或 IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）安全標(biāo)準(zhǔn)，通常最終目標(biāo)是獲得 UL 認(rèn)證。作為此過(guò)程的一部分，許多設(shè)計(jì)必須符合 UL 或 IEC（或兩者）概述的一組非常具體的要求。例如，在歐洲銷售的家用電器必須通過(guò) IEC60335-1，而在全球銷售的家用電器必須通過(guò) UL 60730。幸運(yùn)的是，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有很多共同點(diǎn)，包括低功率電路 (LPC) 的共同定義：

“然后降低電阻，直到電阻器消耗的功率達(dá)到最大值。任何最靠近電源且在 5 秒結(jié)束時(shí)提供給該電阻器的最大功率不超過(guò) 15W 的點(diǎn)稱為低功率點(diǎn)。距離電源比低功率點(diǎn)更遠(yuǎn)的電路部分被認(rèn)為是低功率電路?！?nbsp; （UL60730-1 中低功率電路的定義，H.27.1.1 節(jié)）

低功率電路即器具以額定電壓供電，并且將一個(gè)已調(diào)到其最大電阻值的可變電阻器連接在被調(diào)查點(diǎn)和電源的異性極之間，然后減少電阻值，直到該電阻器消耗的功率達(dá)到最大值，在第5秒末時(shí)，供給該電阻器的最大功率不超過(guò)15W的最靠近電源的那些點(diǎn)，被稱為低功率點(diǎn)。距電源比低功率點(diǎn)遠(yuǎn)的那一部分電路被認(rèn)為是一個(gè)低功率電路。

設(shè)計(jì) LPC 有什么好處？

我從上面的定義中得到的要點(diǎn)是，如果一個(gè)電路不超過(guò) 15W，它可能被歸類為 LPC。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 LPC 可以跳過(guò)組成 UL H.27.1.4 的測(cè)試，其中包括灼熱絲測(cè)試、針焰測(cè)試 (NFT) 和 19.11.2 ag 的某些故障條件測(cè)試（開路、短路、間隙測(cè)試） . 這一切都增加了我們在設(shè)計(jì)工業(yè)系統(tǒng)時(shí)使用 LPC 可以節(jié)省的時(shí)間和金錢。

TI 如何幫助設(shè)計(jì)低功耗電路？

為了在我們的下一個(gè)設(shè)計(jì)中實(shí)施 LPC，第一步是確保有低功率點(diǎn)或“節(jié)點(diǎn)”。確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)保持在 15W 以下的一種簡(jiǎn)單方法是在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上實(shí)施精密功率限制解決方案，例如TI Designs 參考設(shè)計(jì)中展示的這種精密功率限制解決方案。此 TI Designs 參考設(shè)計(jì)使用TPS25921 eFuse，它可以監(jiān)控流過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流和電壓。

PS25921 是一款具有全套保護(hù)功能的緊湊型多功能熔絲。 它具有較寬的工作電壓，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種常用直流 (DC) 總線的控制。 室溫下限流精度達(dá) ±2%，這種優(yōu)異的精度使得 TPS25921 成為多種系統(tǒng)保護(hù)應(yīng)用的理想選擇。

而且它還具有過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)和欠壓保護(hù)等多種可編程功能，能夠?qū)ω?fù)載、電源和器件提供保護(hù)。欠壓和過(guò)壓條件下的閾值精度為 3%，無(wú)需監(jiān)控電路即可確保對(duì)總線電壓進(jìn)行嚴(yán)密控制。 此外，還針對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視和下游負(fù)載控制提供了故障標(biāo)志輸出 (FLT)。

對(duì)于熱插拔電路板，TPS25921 提供了浪涌電流控制和可編程的輸出斜坡速率。 為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性的最大化，可使用軟啟動(dòng) (SS) 引腳處的電容器編程設(shè)定輸出斜坡速率。

· 4.5V - 18V 工作電壓，最大絕對(duì)值 20V

· 90mΩ RDS(ON)（典型值）

· 0.4A 至 1.6A 可調(diào)電流限值

· ILIMIT 為 1A 且溫度為 25°C 時(shí)限流精度達(dá) ±2%

· ±3% 過(guò)壓、欠壓閾值

· 可編程的 dVO/dt 控制

· 熱關(guān)斷故障輸出、欠壓閉鎖 (UVLO) 和過(guò)壓保護(hù) (OVP)

· -40°C 至 125°C 的結(jié)溫范圍

· 自動(dòng)重試和閉鎖型號(hào)

· UL2367 認(rèn)證正在處理中

· UL60950 - 單點(diǎn)故障測(cè)試期間安全

此 eFuse 具有通過(guò)外部電阻器調(diào)整的 ±2% 電流限制精度。它還具有 ±3% 準(zhǔn)確度的過(guò)壓保護(hù) (OVP) 和欠壓鎖定 (UVLO) 閾值，通過(guò)電阻分壓器設(shè)置，如圖 1 所示。大多數(shù) TI 電子保險(xiǎn)絲，包括TPS25921，被 UL 2367（固態(tài)過(guò)電流保護(hù)器）認(rèn)可和/或 UL 60950（單點(diǎn)故障時(shí)安全）認(rèn)可，這進(jìn)一步加快了 UL 認(rèn)證過(guò)程。

圖 1：由 R 1、R 2和 R 3設(shè)置的 UVLO 和 OVP 閾值

實(shí)現(xiàn)低功率電路的挑戰(zhàn)

在我們的下一個(gè)設(shè)計(jì)中實(shí)施 LPC 的最大挑戰(zhàn)將來(lái)自它需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)進(jìn)行重大修改的事實(shí)。然而，一旦我們使用 LPC 設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，在其他項(xiàng)目中重復(fù)使用這些電路板就變得非常容易且具有成本效益。由于 LPC 所需的測(cè)試減少，整體測(cè)試成本和上市時(shí)間也將減少，從而提高盈利能力。在 TI 的功率限制解決方案的幫助下實(shí)施 LPC TI Designs 參考設(shè)計(jì)是在我們的下一個(gè)項(xiàng)目中節(jié)省時(shí)間和金錢的好方法。