(kék V FLT, sárga V IN, piros I OUT, zöld V OUT)
A túláram és a terhelés rövidzárlata a tápfeszültségig a legsúlyosabb esemény, amellyel szembe kell néznünk a digitális kimenet működése során. Ezekben a rossz eseményekben a kimeneti szakaszoknak túl kell élniük az összes kapcsolódó energiát. A kimeneti fokozatokhoz kapcsolt terhelések mellett védeni kell az áram csúcsától, amely váratlan értékeket érhet el.
A nagyon magas áramcsúcsok biztonságos kezeléséhez a tápfeszültség kimeneteinek rövidzárlata esetén egy áramkorlátozó blokk van beépítve a chipbe. Ennek eredményeként csak egy rövid ideig tartó jelenlegi csúcs megengedett; csak az áramkorlátozó áramkör beavatkozásához szükséges idő, így a maximális kimeneti áram levágása egy külső ellenállás segítségével.
Ugyanez a helyzet a túlterhelés alatt is. A belsőleg korlátozott kimeneti áram azonban nem elegendő; Valójában, ha a rövidzárlat vagy a túlterhelés időtartama az adott időtartam alatt tart, akkor a készülékbe és a terhelésbe elvezetett energia fontossá válik, így túlmelegedést okozva, amely képes tönkretenni az eszközt és / vagy a terhelést.
Emiatt a „nem disszipatív rövidzárlati blokk” beépítve van a chipbe, amely korlátozza a túlterhelt csatornák aktuális korlátozási állapotának időtartamát. Az időtartamot, amelyet elhatárolt áram késleltetési időnek (T Coff,) neveznek, egy külső ellenállás (R CoD) állít be, amely a CoD csap és az SGND talajsík közé van kapcsolva. Ezen idő elteltével a csatornák egy ideig kikapcsolt állapotban vannak, az úgynevezett teljesítményfokozat újraindítási késleltetési idő (tres), hogy elkerüljék a NYÁK romlását túlterhelés esetén nagyszámú csatorna esetén, és csökkentsék az eszközben és a készülékben egyaránt áramló energiát. terhelések.
Ha a T Coff alatt a túlterhelt csatornák csatlakozási hőmérséklete eléri a belsőleg beállított értéket (T JSD), akkor az elágazás hővédő blokkjai, mindegyik csatornához egyet, kapcsolják ki a csatornákat. Csak akkor indulnak újra, amikor Tj visszatér a visszaállítási küszöb alá.
Kikapcsolható a CoD-t röviden összekötő „nem disszipatív rövidzárlati blokk” az SGND alapsíkkal, így csak az elágazás hővédelme aktív az IPS4260L-ben.
(piros V FLT, kék I OUT)
A 9. és 10. ábrán a hullámformák a kimeneti áramot (Iout) jelentik egy csatornában és a diagnosztikai feszültséget (V FLT) rövidzárlat esetén; amint az mindkét ábrán látható, a kimeneti áram rövid csúcs után fix értéken korlátozott.
A 9. ábrán ezenkívül beszámolunk az adott csatorna kimeneti feszültségéről és a hibafeszültség hullámalakját követő bemeneti feszültségről, mivel az IPS4260L bemeneti csapjait diagnosztikai célokra használják.
Ábrán. A 10. ábra szerint, amikor a „nem disszipatív rövidzárlat-blokk” funkció le van tiltva, úgy látjuk, hogy a hőcsatlakozás leállításához első hosszú lépésre van szükség. Ezt követően a túlterhelt csatornát kikapcsolja, így nullára megy a kimeneti korlátozott áram. A túlterhelt csatorna diagnosztikai jele általában magas, amíg a hővédő beavatkozás kikapcsolja, addig az FLT és a megfelelő bemeneti tű diagnosztikája alacsonyra süllyed, jelezve a termikus beavatkozást. A normál működés akkor indul újra, amikor a csatlakozási hőmérséklet (T J) visszaáll a visszaállítási küszöb, a T JSD - T JHYST alá, és a ciklus újra kezdődik.
Viselkedés kapacitív terheléssel
(sárga Vout, kék Iout, piros Vflt)
Az IPS4260L problémamentesen képes kapacitív terhelésre is; nagyon nagy kapacitású kondenzátorokat képes meghajtani. A 11. ábrán a hullámformákat 3,3 mF / 63 V kondenzátor meghajtásával közöltük. A nagy kapacitás miatt a kondenzátor töltése közbeni kimeneti áram áramkorlátozásban van, így nem a valós töltési áramot látjuk, hanem az ellenállás által kívülről beállított korlátozó áramot. A T Coof utánláthatja a „nem disszipatív rövidzárlat-védelmi” beavatkozást, így a terhelt teljesítmény kimenete kikapcsol, valamint túlterhelés vagy rövidzárlat. Amikor a kondenzátor majdnem teljesen feltöltődött, az áram a beállított áramkorlát alá esik: ez jól látható a 13. ábrán, ahol a kék színű hullámforma közepén megfigyelheti a töltési áram meredekségének hirtelen változását, amíg el nem éri a nullát (kondenzátor teljesen feltöltve). Ha a kimeneti kondenzátor töltődik, és alacsony feszültséget ad a bemenetnek, az OL tű viselkedése megegyezik a GND esetnél rövidzárlattal, a rajta lévő feszültség miatt. Ez azt jelenti, hogy kikapcsolt állapotban (alacsony a bemeneti feszültség) az OL tű (általában magas) diagnosztikai jele alacsonyra megy (lásd az igazságtáblázatot a 12. ábrán).
(sárga Vout, kék Iout, piros Vflt)
VI. Következtetés
Bemutattak egy intelligens monolit quad alacsony oldalsó kapcsolót. Az új intelligens tápkapcsoló (IPS) jobb pontosságot biztosít az energiaveszteség minimalizálása és a rendszerhibák megelőzése érdekében hibák esetén. Ezeket az előnyöket az ST legújabb generációs Multipower-BCD technológiájával érhetjük el, amely programozható túlterhelési áramkorlátot tesz lehetővé a stabil energiafeltételek fenntartása érdekében, miközben a rendszer helyreáll.
Négy kimeneti csatornára integrált megoldás biztosításával az IPS4260L egyszerűsíti a tervezést, növeli a megbízhatóságot és megtakarítja a pc-board helyet. Ez az új négycsatornás IC fontos kiegészítés az ST ipari IPS portfóliójához, amely már magában foglalja az egy-, két-, négy- és oktálcsatornás magas oldalsó eszközöket.
Hivatkozások
„IPS4260L Quad low-side intelligent power switch” adatlap, www.st.com.
„UM2297: Az első lépések a STEVAL-IFP029V1 használatával az IPS4260L nagy sebességű négylábú, alacsony oldalsó meghajtóhoz dedikált GUI-val” felhasználói kézikönyv, www.st.com.
A szerzőről
Michelangelo Marchese
Vezető műszaki marketing mérnök
Intelligens tápkapcsolók (IPS) és IO-Link termékek
Ipari és
áramátalakító részleg STMicroelectronics