(blu V FLT, κίτρινο V IN, κόκκινο I OUT, πράσινο V OUT)
Το υπερβολικό ρεύμα και το βραχυκύκλωμα του φορτίου στην τάση τροφοδοσίας είναι τα πιο σκληρά συμβάντα που πρέπει να αντιμετωπίσουμε κατά τη λειτουργία ψηφιακής εξόδου. Σε αυτά τα κακά γεγονότα, τα στάδια εξόδου πρέπει να επιβιώσουν διασκορπίζοντας όλη τη σχετική ενέργεια. Εκτός από τα φορτία, που συνδέονται με τα στάδια εξόδου, πρέπει να προστατεύονται από την αιχμή του ρεύματος που θα μπορούσε να φτάσει απρόσμενες τιμές.
Για την ασφαλή διαχείριση πολύ υψηλών κορυφών ρευμάτων κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος εξόδων στην τάση τροφοδοσίας, ενσωματώνεται ένα τσιπ περιορισμού ρεύματος στο τσιπ. Ως αποτέλεσμα επιτρέπεται μόνο μια τρέχουσα ακίδα για μικρό χρονικό διάστημα. μόνο ο χρόνος που απαιτείται για να παρέμβει το τρέχον κύκλωμα περιορισμού, μειώνοντας έτσι το μέγιστο ρεύμα εξόδου χρησιμοποιώντας μια εξωτερική αντίσταση.
Είναι το ίδιο κατά τη διάρκεια μιας σκληρής υπερφόρτωσης. Το εσωτερικά περιορισμένο ρεύμα εξόδου δεν είναι αρκετό. Στην πραγματικότητα, εάν το βραχυκύκλωμα ή η διάρκεια υπερφόρτωσης διαρκούν κατά τη διάρκεια του χρόνου, η ισχύς που διασκορπίζεται τόσο στη συσκευή όσο και στο φορτίο, καθίσταται σημαντική, προκαλώντας έτσι μια υπερθέρμανση ικανή να καταστρέψει τη συσκευή ή / και το σχετικό φορτίο.
Εξαιτίας αυτού, το "μη διασκεδαστικό μπλοκ βραχυκυκλώματος" είναι ενσωματωμένο σε τσιπ που περιορίζει τη διάρκεια της τρέχουσας περιοριστικής κατάστασης των υπερφορτωμένων καναλιών. Η διάρκεια, που ονομάζεται Cut-off current delay time (T Coff,), καθορίζεται από μια εξωτερική αντίσταση (R CoD) συνδεδεμένη μεταξύ του πείρου CoD και του επιπέδου γείωσης SGND. Μετά από αυτό το χρονικό διάστημα τα κανάλια αναπαύονται στο OFF για ένα χρονικό διάστημα, που ονομάζεται χρόνος καθυστέρησης επανεκκίνησης σταδίου ισχύος (tres), για να αποφευχθεί η υποβάθμιση του PCB σε περίπτωση μεγάλου αριθμού καναλιών σε συνθήκες υπερφόρτωσης και να μειωθεί η ενέργεια που ρέει και στις δύο συσκευές και φορτία.
Εάν κατά τη διάρκεια του T Coff η θερμοκρασία διασταύρωσης των υπερφορτωμένων καναλιών φτάσει στην τιμή εσωτερικής ρύθμισης (T JSD) τα μπλοκ θερμικής προστασίας διακλάδωσης, ένα για κάθε κανάλι, απενεργοποιήστε τα κανάλια. Επανεκκίνηση μόνο όταν το Tj επιστρέψει κάτω από το όριο επαναφοράς.
Είναι δυνατόν να απενεργοποιήσετε το "μη διασκεδαστικό μπλοκ βραχυκυκλώματος" που συνδέει τον πείρο CoD εν συντομία με το επίπεδο γείωσης SGND, έτσι μόνο η θερμική προστασία διασταύρωσης είναι ενεργή στο IPS4260L.
(κόκκινο V FLT, μπλε I OUT)
Στο σχήμα 9 και 10 οι κυματομορφές αναφέρουν ρεύμα εξόδου (Iout), σε ένα κανάλι, και διαγνωστική τάση (V FLT) σε συνθήκες βραχυκυκλώματος. όπως μπορείτε να δείτε και στα δύο σχήματα, το ρεύμα εξόδου, μετά από μια σύντομη κορυφή, περιορίζεται σε μια σταθερή τιμή.
Στο σχήμα 9, επιπλέον, αναφέρουμε την τάση εξόδου του σχετικού καναλιού και την τάση εισόδου που ακολουθεί την κυματομορφή της τάσης σφάλματος επειδή οι ακίδες εισόδου του IPS4260L χρησιμοποιούνται για διαγνωστικό σκοπό.
Στο σχ. 10, όταν είναι απενεργοποιημένη η λειτουργία του "μη διαλυτικού μπλοκ βραχυκυκλώματος", βλέπουμε ότι χρειάζεται ένα πρώτο μακρύ βήμα για να φτάσει στον τερματισμό της θερμικής διασταύρωσης. Μετά από αυτό το υπερφορτωμένο κανάλι απενεργοποιείται, οπότε μηδενίζεται το περιορισμένο ρεύμα εξόδου. Το διαγνωστικό σήμα του υπερφορτωμένου καναλιού είναι συνήθως υψηλό έως ότου απενεργοποιηθεί η παρέμβαση θερμικής προστασίας, εκείνη τη στιγμή το διαγνωστικό σε πείρο FLT και στον σχετικό πείρο εισόδου πέσει χαμηλά, σηματοδοτώντας τη θερμική παρέμβαση. Η κανονική λειτουργία επανεκκινείται όταν η θερμοκρασία διασταύρωσης, T J, επιστρέφει κάτω από το όριο επαναφοράς, T JSD - T JHYST και ο κύκλος αρχίζει ξανά.
Συμπεριφορά με χωρητικό φορτίο
(κίτρινο Vout, μπλε Iout, κόκκινο Vflt)
Το IPS4260L μπορεί επίσης να οδηγήσει ένα χωρητικό φορτίο χωρίς προβλήματα. είναι σε θέση να οδηγεί πυκνωτές με πολύ υψηλή χωρητικότητα. Στο σχήμα 11 αναφέρονται κυματομορφές που οδηγούν έναν πυκνωτή 3.3mF / 63V. Λόγω της μεγάλης χωρητικότητας, το ρεύμα εξόδου κατά τη φόρτιση του πυκνωτή βρίσκεται σε περιορισμό ρεύματος, έτσι ώστε να μην βλέπουμε το πραγματικό ρεύμα φόρτισης αλλά το ρεύμα περιορισμού που ορίζεται από την αντίσταση. Μετά το T Coofμπορείτε να δείτε την παρέμβαση «μη διασκεδαστική προστασία βραχυκυκλώματος», έτσι ώστε η φορτισμένη έξοδος ισχύος να είναι απενεργοποιημένη καθώς και ανά υπερφόρτωση ή βραχυκύκλωμα. Όταν ο πυκνωτής είναι σχεδόν πλήρως φορτισμένος, το ρεύμα πηγαίνει κάτω από το περιορισμένο ρεύμα: αυτό φαίνεται καθαρά στο σχήμα 13 όπου μπορείτε να παρατηρήσετε στη μέση της κυματομορφής του μπλε χρώματος μια ξαφνική αλλαγή κλίσης στο ρεύμα φόρτισης μέχρι να φτάσει στην τιμή μηδέν πλήρως φορτισμένο). Όταν ο πυκνωτής εξόδου φορτίζεται και δίνετε μια χαμηλή τάση στην είσοδο, η συμπεριφορά του πείρου OL αντιστοιχεί στην περίπτωση βραχυκυκλώματος στο GND, λόγω της τάσης σε αυτήν. Αυτό σημαίνει ότι σε κατάσταση OFF (χαμηλή τάση εισόδου) το διαγνωστικό σήμα του πείρου OL (συνήθως υψηλό) πηγαίνει χαμηλό (βλ. Πίνακα αλήθειας στο σχήμα 12).
(κίτρινο Vout, μπλε Iout, κόκκινο Vflt)
VI. συμπέρασμα
Έχει παρουσιαστεί ένας έξυπνος μονολιθικός τετραπλός διακόπτης πλευράς. Ο νέος έξυπνος διακόπτης ισχύος (IPS) παρέχει βελτιωμένη ακρίβεια για την ελαχιστοποίηση των απωλειών ενέργειας και την αποτροπή σφαλμάτων συστήματος όταν συμβαίνουν σφάλματα. Αυτά τα πλεονεκτήματα επιτυγχάνονται με τη χρήση της τεχνολογίας Multipower-BCD τελευταίας γενιάς της ST, η οποία επιτρέπει ένα προγραμματιζόμενο όριο ρεύματος υπερφόρτωσης για τη διατήρηση σταθερών συνθηκών ισχύος κατά την ανάκαμψη του συστήματος.
Παρέχοντας μια ολοκληρωμένη λύση για τέσσερα κανάλια εξόδου, το IPS4260L απλοποιεί επίσης το σχεδιασμό, βελτιώνει την αξιοπιστία και εξοικονομεί χώρο σε πλακέτες. Αυτό το νέο IC τετρα-καναλιών είναι μια σημαντική προσθήκη στο χαρτοφυλάκιο βιομηχανικών IPS της ST, το οποίο περιλαμβάνει ήδη συσκευές υψηλής πλευράς μονών, διπλών, τετραπλών και οκταλικών καναλιών.
βιβλιογραφικές αναφορές
"IPS4260L Quad low-side smart power switch", Δελτίο δεδομένων, www.st.com.
«UM2297: Ξεκινώντας με το STEVAL-IFP029V1 για το πρόγραμμα οδήγησης IPS4260L quad low-side low-side με ειδικό GUI», www.st.com.
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Michelangelo Marchese
Senior Technical Marketing Engineer
Intelligent Power Switches (IPS) & IO-Link προϊόντα
Industrial & Power Conversion Division
STMicroelectronics