(modré V FLT, žlté V IN, červené I OUT, zelené V OUT)
Nadprúd a skrat záťaže na napájacie napätie sú najtvrdšie udalosti, ktorým musíme počas operácie digitálneho výstupu čeliť. Pri týchto zlých udalostiach musia výstupné fázy prežiť rozptýlenie všetkej súvisiacej energie. Okrem záťaží pripojených na výstupné stupne musia byť chránené pred špičkou prúdu, ktorá by mohla dosiahnuť neočakávané hodnoty.
Pre bezpečné zvládnutie veľmi vysokých špičiek prúdov počas skratu výstupov na napájacie napätie je na čipe integrovaný blok obmedzujúci prúd. Vo výsledku je povolený iba krátkodobý prúd; len čas potrebný na zásah do obvodov obmedzujúcich prúd, takže orezanie maximálneho výstupného prúdu pomocou externého odporu.
Rovnako je to aj pri silnom preťažení. Vnútorne obmedzený výstupný prúd však nestačí; v skutočnosti, ak skrat alebo trvanie nadmerného zaťaženia trvajú po celú dobu, stane sa dôležitý výkon rozptýlený do zariadenia aj do záťaže, čo spôsobí prehriatie schopné zničiť zariadenie a / alebo príslušné zaťaženie.
Z tohto dôvodu bol na čipu zabudovaný „nedisipatívny skratový blok“, ktorý obmedzuje trvanie podmienky súčasného obmedzenia preťažených kanálov. Trvanie, pomenované ako Čas oneskorenia medzného prúdu (T Coff,), sa nastavuje externým rezistorom (R CoD) pripojeným medzi pin CoD a zemnú rovinu SGND. Po uplynutí tejto doby budú kanály v určitom čase vypnuté, pomenované ako oneskorenie reštartu výkonového stupňa (tres), aby sa zabránilo degradácii PCB v prípade veľkého počtu kanálov v podmienkach preťaženia a aby sa znížila energia, ktorá prúdi v zariadení aj bremená.
Ak počas T Coff teplota spojenia preťažených kanálov dosiahne vnútorne nastavenú hodnotu (T JSD), tepelné ochranné bloky spojenia, jeden pre každý kanál, kanály vypnú. Reštartujú sa, až keď sa Tj vráti pod prahovú hodnotu pre reset.
Je možné deaktivovať „nedisipatívny skratový blok“ spájajúci pin CoD so zemnou rovinou SGND, takže do IPS4260L je aktívna iba tepelná ochrana spoja.
(červená V FLT, modrá I OUT)
Na obrázkoch 9 a 10 krivky hlásia výstupný prúd (Iout) v jednom kanáli a diagnostické napätie (V FLT) počas skratových podmienok; ako môžete vidieť na oboch obrázkoch, výstupný prúd je po krátkom vrchole obmedzený na pevnú hodnotu.
Na obrázku 9 okrem toho uvádzame výstupné napätie príslušného kanála a vstupné napätie, ktoré sledujú priebeh chybového napätia, pretože vstupné piny IPS4260L sa používajú na diagnostické účely.
Na obr. 10, keď je deaktivovaná funkcia „nedisipatívneho skratového bloku“, vidíme, že je potrebný prvý dlhý krok k dosiahnutiu odstavenia tepelného spoja. Potom sa preťažený kanál vypne, čím dôjde k nule, výstupný obmedzený prúd. Diagnostický signál preťaženého kanálu je zvyčajne vysoký, až kým ho tepelná ochranná intervencia nevypne, v tom čase diagnostika vo FLT kolíku a v príslušnom vstupnom kolíku neklesne, takže signalizuje tepelný zásah. Normálna prevádzka sa reštartuje, keď sa teplota spoja, T J, vráti pod prahovú hodnotu pre resetovanie, T JSD - T JHYST, a cyklus začne znova.
Správanie pri kapacitnom zaťažení
(žltý Vout, modrý Iout, červený Vflt)
IPS4260L dokáže bez problémov riadiť aj kapacitnú záťaž; je schopný riadiť kondenzátory s veľmi vysokou kapacitou. Na obrázku 11 sú krivky hlásené pri napájaní kondenzátora 3,3 mF / 63V. Kvôli veľkej kapacite je výstupný prúd počas nabíjania kondenzátora v prúdovom obmedzení, takže nevidíme skutočný nabíjací prúd, ale obmedzovací prúd externe nastavený odporom. Po streche T.môžete vidieť zásah „nedisipatívnej ochrany proti skratu“, takže zaťažený výstupný výkon je vypnutý, rovnako ako v prípade preťaženia alebo skratu. Keď je kondenzátor takmer úplne nabitý, prúd klesne pod nastavené obmedzenie prúdu: je to jasne znázornené na obrázku 13, kde môžete uprostred modrej farebnej krivky pozorovať náhlu zmenu sklonu nabíjacieho prúdu, kým nedosiahne nulovú hodnotu (kondenzátor úplne nabitá). Keď je výstupný kondenzátor nabitý a dáte vstupu nízke napätie, správanie kolíka OL zodpovedá skratu k GND, a to kvôli napätiu na ňom. To znamená, že v stave VYPNUTÉ (nízke vstupné napätie) klesá diagnostický signál kolíka OL (normálne vysoký) (pozri tabuľku pravdy na obrázku 12).
(žltý Vout, modrý Iout, červený Vflt)
VI. Záver
Bol predstavený inteligentný monolitický štvorpolohový prepínač. Nový inteligentný vypínač napájania (IPS) poskytuje vylepšenú presnosť, aby sa minimalizovali energetické straty a zabránilo sa chybám systému pri výskyte porúch. Tieto výhody sa dosahujú pomocou technológie Multipower-BCD najnovšej generácie spoločnosti ST, ktorá umožňuje programovateľnému limitu prúdu preťaženia udržiavať stabilné podmienky napájania počas obnovy systému.
Poskytnutím integrovaného riešenia pre štyri výstupné kanály IPS4260L tiež zjednodušuje dizajn, zvyšuje spoľahlivosť a šetrí miesto na doske plošných spojov. Tento nový štvorkanálový integrovaný obvod je dôležitým prírastkom do portfólia priemyselných IPS spoločnosti ST, ktoré už obsahuje jedno, dvoj, štvor a osemkanálové zariadenia na vysokej strane.
Referencie
„Inteligentný vypínač napájania Quad IPS4260L Quad,“ údajový list, www.st.com.
„UM2297: Začíname s produktom STEVAL-IFP029V1 pre vysokorýchlostný štvorpásmový ovládač IPS4260L s vyhradeným grafickým rozhraním“ Používateľská príručka, www.st.com.
O autorovi
Michelangelo Marchese
Senior Technical Marketing Engineer
Intelligent Power Switches (IPS) & IO-Link products
Industrial & Power Conversion Division
STMicroelectronics