Este artigo foi elaborado em 2007 com base em documentação do próprio fabricante. Sugerimos verificar antes a disponibilidade do componente ao realizar qualquer projeto que o utilize.
Um problema encontrado nas aplicações em que módulos de circuitos precisam ser substituídos sem que o conjunto tenha a alimentação desligada é que, nessa operação, podem ser gerados curtos momentâneos e transientes capazes de afetar tanto o restante do circuito como eventualmente uma placa que esteja sendo retirada ou inserida. Para evitar esse problema existem controladores que agregados ao circuito, possibilitam sua troca sem a necessidade de desenergizar o conjunto de circuitos. Esse procedimento é denominado " hot swap" (troca à quente) e para esse tipo de aplicação existem diversos produtos como o controlador ADM1070 da Analog Devices (www.analog.com) de que tratamos nesse artigo.
O circuito integrado ADM1070 consiste num controlador de tensão negativa 9-148 V) do tipo hotoswap. A finalidade desse dispositivo é proteger o circuito contra transientes e curto-circuitos, além de proporcionar uma proteção adicional contra subtensão e sobretensão.
O ADM1070 é projetado para ser colocado numa placa que possa ser substituída ou ainda num plano de alimentação vivo, empregando um FET de potência no percurso da corrente principal para a carga.
A principal vantagem desse dispositivo está no pequeno número de componentes externos que ele necessita: um resistor de shunt, dois resistores divisores, e um resistor de sensoriamento (SENSE). Além disso existe um resistor de 16 k ? de shunt na linha de 0 V e o pino Vin para alimentar o componente.
Na figura 1 temos o diagrama do dispositivo e o modo como ele é utilizado numa fonte de alimentação.
Os resistores R1 e R7 formam um divisor que reduz a tensão de alimentação, colocando-a numa faixa de valores que o dispositivo possa medir. A saída do divisor é utilizada para se monitorar condições de subtensão e sobretensão (pino UV/OV).
Escolhendo-se esses resistores com cuidado é possível programar o dispositivo de tal forma que a carga só seja alimentada se a tensão de alimentação estiver dentro da faixa desejada. Na placa de avaliação disponível os valores dos resistores usados dão uma faixa de tensões de -36 V a -77 V. Na folha de dados (data sheet) do componente, disponível no site da Analog, é possível obter mais informações sobre a programação dessa faixa de tensões.
O resistor SENSE é usado para se obter uma queda de tensão no circuito e assim monitorar a tensão na carga. Com isso é possível detectar as condições de corrente elevada que aparecem no caso de um curto-circuito. Quando a corrente ultrapassa o valor programado, o circuito reduz a tensão na comporta do FET de potência, o que limita a corrente a valores seguros.
Um ponto crítico na inserção do circuito é como a tensão varia no momento em que é feita a conexão. Na figura 2 temos as curvas que se obtém nesse momento com a ação do dispositivo.
Observe que o circuito gera uma rampa que leva a tensão de saída ao valor negativo programado suavemente, a partir to momento em que o resistor SENSE é percorrido por uma corrente. Somente quando a tensão no resistor SENSE atinge 100 mV é que a comporta do transistor passa a ter uma alimentação constante e com isso a carga.
Uma outra característica importante desse circuito é a que ocorre na condição de subtensão, a qual é indicada pelo gráfico da figura 3.
Quando o pino UV/UO detecta uma condição de sobretensão, o que ocorre com um valor em torno de 1,97 V, uma condição de sobretensão é detectada e com isso a tensão de comporta do FET é imediatamente abaixada Quando a tensão detectada pela entrada UV/UO cai abaixo do valor que pode ser reconsiderado com normal (dentro de uma janela programada), o circuito volta à sua condição normal de funcionamento com a aplicação de tensão na comporta do FET.
O mesmo ocorre com a condição de subtensão que tem o comportamento mostrado no gráfico da figura 4.
Observe que nesse caso a detecção é feita quando a tensão no pino UV/UO cai para o limiar de 0,86 V. Nesse caso, a tensão na comporta do FET também é abaixada para cortar a circulação de corrente na carga. Novamente, temos uma janela que determina quando a tensão aplicada ao gate do FET volta ao normal e a carga recebe sua alimentação normal.
Outras condições que são gerenciadas pelo dispositivo na configuração indicada são as condições de falhas momentâneas de corrente ( até 500 us, por exemplo) e as falhas temporárias. Nos dois casos o dispositivo entra em ação, impedindo que ocorram problemas com a carga quando a corrente voltar.
Evidentemente, isso significa não apenas a proteção quando uma substituição "à quente" é feita mas também quando ocorrem problemas com a própria fonte e com o circuito alimentado.
