(блакитний V FLT, жовтий V IN, червоний I OUT, зелений V OUT)
Надточний струм і коротке замикання навантаження на напругу живлення - найважчі події, з якими ми повинні зіткнутися під час роботи цифрового виходу. У цих поганих подіях вихідні ступені повинні виживати, розсіюючи всю пов'язану енергію. Крім того, навантаження, підключені до вихідних каскадів, повинні бути захищені від піку струму, який може досягати несподіваних значень.
Для безпечного управління дуже високими піками струмів під час короткого замикання виходів на напругу живлення на мікросхемі інтегрований блок обмеження струму. В результаті дозволяється лише стрибок струму протягом короткого часу; просто час, необхідний для втручання схеми обмеження струму, тому обрізання максимального вихідного струму за допомогою зовнішнього резистора.
Те саме при сильному перевантаженні. Внутрішньо обмеженого вихідного струму недостатньо; насправді, якщо коротке замикання або тривалість перевантаження тривають протягом часу, потужність, що розсіюється на пристрій, а також на навантаження, стає важливою, що спричиняє перегрівання, здатне зруйнувати пристрій та / або навантаження, що бере участь.
Через це на мікросхемі був вбудований «недисипативний блок короткого замикання», який обмежує тривалість поточного обмежувального стану перевантажених каналів. Тривалість, що називається Час затримки струму відсікання (T Coff,), встановлюється зовнішнім резистором (R CoD), з'єднаним між штифтом CoD і площиною заземлення SGND. По закінченні цього часу канали перебувають у стані вимкнення на час, названий часом затримки перезапуску каскаду живлення (tres), щоб уникнути погіршення друкованої плати у випадку великої кількості каналів в умовах перевантаження та зменшити енергію, що надходить в навантаження.
Якщо під час T Coff температура переходу перевантажених каналів досягає внутрішньо встановленого значення (T JSD), блоки теплового захисту переходу, по одному для кожного каналу, вимкніть канали. Вони перезапускаються лише тоді, коли Tj повернеться нижче порога скидання.
Можна вимкнути “недисипативний блок короткого замикання”, що коротко з'єднує штифт CoD із площиною заземлення SGND, таким чином, в IPS4260L активний лише тепловий захист переходу.
(червоний V FLT, синій I OUT)
На фігурах 9 і 10 сигнали сигналу подають вихідний струм (Iout) в одному каналі та діагностичну напругу (V FLT) під час короткого замикання; як ви можете бачити на обох малюнках, вихідний струм після короткого піку обмежується фіксованим значенням.
На рисунку 9, крім того, ми повідомляємо вихідну напругу відповідного каналу та вхідну напругу, які слідують за формою сигналу напруги несправності, оскільки вхідні висновки IPS4260L використовуються з діагностичною метою.
На рис. 10, коли функція "недисипативного блоку короткого замикання" відключена, ми бачимо, що потрібен перший довгий крок, щоб досягти відключення теплового переходу. Після цього перевантажений канал вимикається, тому обнулення вихідного обмеженого струму. Діагностичний сигнал перенавантаженого каналу, як правило, високий, доки втручання термозахисту не вимкне його, тоді діагностика у штифті FLT та у відповідному вхідному штифті знижується, що сигналізує про теплове втручання. Нормальна робота відновлюється, коли температура спаю, T J, повертається нижче порога скидання, T JSD - T JHYST, і цикл починається знову.
Поведінка з ємнісним навантаженням
(жовтий Vout, синій Iout, червоний Vflt)
IPS4260L також може без проблем керувати ємнісним навантаженням; він здатний керувати конденсаторами з дуже великою ємністю. На малюнку 11 подано сигнали, що рухаються на конденсаторі 3,3 мФ / 63 В. Через велику ємність вихідний струм під час заряду конденсатора обмежений струмом, так що ми не бачимо реальний струм зарядки, а струм обмеження, встановлений зовні резистором. Після T Coofви можете побачити втручання «недисипативний захист від короткого замикання», так що завантажена вихідна потужність вимикається, а також при перевантаженні або короткому замиканні. Коли конденсатор майже повністю заряджений, струм опускається нижче встановленого обмеження струму: це чітко показано на малюнку 13, де ви можете спостерігати в середині хвилі синього кольору різку зміну нахилу струму зарядки до досягнення нульового значення (конденсатор повністю заряджений). Коли вихідний конденсатор заряджений, і ви подаєте низьку напругу на вхід, поведінка виводу OL відповідає короткому замиканню на корпус GND через напругу на ньому. Це означає, що у вимкненому стані (низька вхідна напруга) діагностичний сигнал виводу OL (зазвичай високий) падає низьким (див. Таблицю істинності на малюнку 12).
(жовтий Vout, синій Iout, червоний Vflt)
VI. Висновок
Був представлений розумний монолітний чотирикутник з низьким боком. Новий інтелектуальний вимикач живлення (IPS) забезпечує покращену точність для мінімізації втрат енергії та запобігання системним помилкам при виникненні несправностей. Ці переваги досягаються за допомогою технології ST Power останнього покоління Multipower-BCD, що дозволяє програмувати обмеження струму перевантаження, щоб підтримувати стабільні умови живлення під час відновлення системи.
Забезпечуючи інтегроване рішення для чотирьох вихідних каналів, IPS4260L також спрощує дизайн, підвищує надійність та економить простір на платі. Ця нова чотириканальна мікросхема є важливим доповненням до асортименту промислових IPS ST, який вже включає однобічні, подвійні, чотириканальні та восьмиканальні пристрої високого рівня.
Список літератури
“IPS4260L Quad low-side inteligent switch,” Datasheet, www.st.com.
“UM2297: Початок роботи зі STEVAL-IFP029V1 для високошвидкісного чотирикутника з низьким бортом IPS4260L із виділеним графічним інтерфейсом” Посібник користувача, www.st.com.
Про автора
Мікеланджело Маркезе
Старший інженер з технічного маркетингу
Інтелектуальні вимикачі живлення (IPS) та продукти IO-Link
Відділ промислового та перетворення енергії
STMicroelectronics