(blu V FLT, sarı V IN, kırmızı I OUT, yeşil V OUT)
Yükün aşırı akım ve besleme gerilimine kısa devresi, dijital çıkış işlemi sırasında karşılaşmamız gereken en sert olaylardır. Bu kötü olaylarda, çıktı aşamaları ilgili tüm enerjiyi dağıtarak hayatta kalmalıdır. Çıkış kademelerine bağlanan yüklerin yanı sıra, beklenmedik değerlere ulaşabilecek akımın tepe noktasından korunmalıdır.
Çıkışların besleme voltajına kısa devresi sırasında çok yüksek akım tepe noktalarını güvenli bir şekilde yönetmek için çip üzerine bir akım sınırlama bloğu entegre edilmiştir. Sonuç olarak, yalnızca kısa süreli bir ani yükselmeye izin verilir; sadece akım sınırlama devresine müdahale etmek için gereken süre, böylece maksimum çıkış akımını harici bir direnç kullanarak kırpın.
Sert bir aşırı yükleme sırasında da aynıdır. Ancak dahili olarak sınırlı çıkış akımı yeterli değildir; aslında, bu süre içinde kısa devre veya aşırı yük süresi devam ederse, cihaza ve yüke dağılan güç önemli hale gelir, bu da cihazı ve / veya ilgili yükü tahrip edebilecek bir aşırı ısınmaya neden olur.
Bu nedenle, aşırı yüklenmiş kanalların akım sınırlama koşulunun süresini sınırlayan çip üzerinde yerleşik olarak bulunan "yayılmayan kısa devre bloğu" vardır. Kesme akımı gecikme süresi (T Coff,) olarak adlandırılan süre, CoD pimi ile SGND zemin düzlemi arasına bağlanan harici bir direnç (R CoD) tarafından ayarlanır. Bu süreden sonra, aşırı yük koşullarında çok sayıda kanal olması durumunda PCB bozulmasını önlemek ve hem cihazda hem de cihazda akan enerjiyi azaltmak için, güç aşaması yeniden başlatma gecikme süresi (tres) olarak adlandırılan kanallar bir süre KAPALI konumda dinlenir. yükler.
T Tabağı sırasında aşırı yüklü kanalların bağlantı sıcaklığı dahili olarak ayarlanan bir değere (T JSD) ulaşırsa, bağlantı termal koruma blokları, her kanal için bir tane olmak üzere kanalları KAPATIN. Sadece Tj sıfırlama eşiğinin altına düştüğünde yeniden başlarlar.
CoD pimini kısaca SGND toprak düzlemine bağlayan “dağıtıcı olmayan kısa devre bloğu” nu devre dışı bırakmak mümkündür, bu nedenle IPS4260L'de yalnızca bağlantı termal koruması etkindir.
(kırmızı V FLT, mavi I OUT)
Şekil 9 ve 10'da, dalga biçimleri, bir kanalda çıkış akımını (Iout) ve kısa devre koşulları sırasında teşhis voltajını (V FLT) bildirmektedir; Her iki şekilde de görebileceğiniz gibi, çıkış akımı, kısa bir tepe noktasından sonra, sabit bir değerle sınırlıdır.
Şekil 9'da ek olarak, IPS4260L'nin giriş pinleri tanı amaçlı kullanıldığından, ilgili kanalın çıkış voltajını ve arıza voltajının dalga formunu izleyen giriş voltajını rapor ediyoruz.
İncirde. 10, "yayılmayan kısa devre bloğu" işlevi devre dışı bırakıldığında, termal bağlantı kapanmasına ulaşmak için ilk uzun adımın gerekli olduğunu görüyoruz. Bundan sonra aşırı yüklenen kanal kapatılır, böylece çıkış sınırlı akımı sıfırlanır. Aşırı yüklü kanalın teşhis sinyali, termal koruma müdahalesi KAPALI konuma getirilene kadar normalde yüksektir, o sırada FLT pinindeki ve ilgili giriş pinindeki diyagnostik düşük olur, böylece termal müdahaleyi işaret eder. Bağlantı sıcaklığı T J, sıfırlama eşiğinin, T JSD - T JHYST altına geri döndüğünde ve döngü yeniden başladığında normal çalışma yeniden başlar.
Kapasitif yükte davranış
(sarı Vout, mavi Iout, kırmızı Vflt)
IPS4260L, kapasitif bir yükü de sorunsuz bir şekilde sürdürebilir; çok yüksek kapasitanslı kondansatörleri çalıştırabilir. Şekil 11'de, 3,3 mF / 63 V kapasitör kullanan dalga biçimleri rapor edilmiştir. Büyük kapasitans nedeniyle, kondansatör şarjı sırasındaki çıkış akımı akım sınırlaması içindedir, böylece gerçek şarj akımını değil, direnç tarafından harici olarak ayarlanan sınırlama akımını görmeyiz. T Coof'tan sonrayüklenen güç çıkışının yanı sıra aşırı yük veya kısa devreye göre KAPALI duruma getirilmesi için "yayılmayan kısa devre koruması" müdahalesini görebilirsiniz. Kapasitör neredeyse tamamen şarj olduğunda, akım ayarlanan akım sınırlamasının altına düşer: bu, mavi renkli dalga formunun ortasında sıfır değere ulaşana kadar şarj akımında ani bir eğim değişikliği görebileceğiniz şekil 13'te açıkça gösterilmiştir (kapasitör tamamen şarj edilmiş). Çıkış kondansatörü şarj edildiğinde ve girişe düşük bir voltaj verdiğinizde, OL pin davranışı, üzerindeki voltaj nedeniyle kısa GND durumuna karşılık gelir. Bu, KAPALI durumda (giriş voltajı düşük) OL pininin (normalde yüksek) teşhis sinyalinin düşük olduğu anlamına gelir (şekil 12'deki doğruluk tablosuna bakın).
(sarı Vout, mavi Iout, kırmızı Vflt)
VI. Sonuç
Akıllı bir monolitik dörtlü düşük yan anahtarlar sunulmuştur. Yeni akıllı güç anahtarı (IPS), enerji kayıplarını en aza indirmek ve arıza meydana geldiğinde sistem hatalarını önlemek için gelişmiş doğruluk sağlar. Bu avantajlar, sistem kurtarılırken sabit güç koşullarını sürdürmek için programlanabilir bir aşırı yük akımı sınırına izin veren ST'nin en yeni nesil Multipower-BCD teknolojisi kullanılarak elde edilir.
Dört çıkış kanalı için entegre bir çözüm sunan IPS4260L, aynı zamanda tasarımı basitleştirir, güvenilirliği artırır ve pc-board alanından tasarruf sağlar. Bu yeni dört kanallı IC, ST'nin halihazırda tekli, çiftli, dörtlü ve sekizli kanallı yüksek taraf aygıtlarını içeren endüstriyel IPS portföyüne önemli bir ektir.
Referanslar
"IPS4260L Quad alçak taraf akıllı güç anahtarı" Veri Sayfası, www.st.com.
“UM2297: Özel GUI'li IPS4260L yüksek hızlı dörtlü düşük taraf sürücüsü için STEVAL-IFP029V1 ile başlarken” Kullanıcı Kılavuzu, www.st.com.
yazar hakkında
Michelangelo Marchese
Kıdemli Teknik Pazarlama Mühendisi
Akıllı Güç Anahtarları (IPS) ve IO-Link ürünleri
Endüstriyel ve Güç Dönüştürme Bölümü
STMicroelectronics