(син V FLT, жълт V IN, червен I OUT, зелен V OUT)
Свръхток и късо съединение на товара към захранващото напрежение са най-тежките събития, с които трябва да се сблъскаме по време на операцията на цифровия изход. В тези лоши събития изходните етапи трябва да оцелеят, разсейвайки цялата свързана енергия. Освен това натоварванията, свързани към изходните стъпала, трябва да бъдат защитени от пика на тока, който може да достигне неочаквани стойности.
За безопасно управление на много високи пикове на токове по време на късо съединение на изходите към захранващото напрежение на чипа е интегриран блок за ограничаване на тока. В резултат на това е разрешен само текущ скок за кратко време; точно времето, необходимо за намеса на веригата за ограничаване на тока, така че подрязването на максималния изходен ток с помощта на външен резистор.
Същото е и при силно претоварване. Вътрешно ограничен изходен ток обаче не е достатъчен; всъщност, ако късо съединение или продължителността на претоварването продължат през времето, мощността, разсейвана в устройството, както и в товара, става важна, така че причинява прегряване, което може да разруши устройството и / или натоварването.
Поради това на чипа е вграден „недисипативен блок на късо съединение“, който ограничава продължителността на текущото ограничително състояние на претоварените канали. Продължителността, наречена Време на закъснение на тока на прекъсване (T Coff,), се настройва от външен резистор (R CoD), свързан между щифта CoD и заземяващата равнина SGND. След това време каналите почиват в режим OFF за известно време, наречено време за забавяне на рестартиране на степента (tres), за да се избегне деградацията на печатната платка в случай на голям брой канали в условия на претоварване и да се намали енергията, която тече както в устройството товари.
Ако по време на T Coff температурата на свързване на претоварените канали достигне вътрешно зададената стойност (T JSD), блоковете за термична защита на кръстовището, по един за всеки канал, изключете каналите. Те се рестартират само когато Tj се върне под прага за нулиране.
Възможно е да се деактивира „недисипативният блок на късо съединение“, свързващ CoD щифта накратко със земната плоскост SGND, като по този начин в IPS4260L е активна само термичната защита на кръстовището.
(червен V FLT, син I OUT)
На фигури 9 и 10 вълновите форми отчитат изходен ток (Iout), в един канал и диагностично напрежение (V FLT) при условия на късо съединение; както можете да видите и на двете фигури, изходният ток след кратък пик е ограничен при фиксирана стойност.
На фигура 9 в допълнение отчитаме изходното напрежение на съответния канал и входното напрежение, които следват формата на вълната на повредено напрежение, тъй като входните щифтове на IPS4260L се използват за диагностична цел.
На фиг. 10, когато функцията на „недисипативен блок на късо съединение“ е деактивирана, виждаме, че се нуждае от първа дълга стъпка, за да достигне изключването на термичния възел. След това претовареният канал се изключва, така че нулирането на изходния ограничен ток. Диагностичният сигнал на претоварения канал обикновено е висок, докато интервенцията за термична защита го изключи, по това време диагностиката в FLT щифта и в съответния входен щифт се понижи, което сигнализира за термичната намеса. Нормалната работа се рестартира, когато температурата на свързване, T J, се върне под прага за нулиране, T JSD - T JHYST и цикълът започне отново.
Поведение с капацитивен товар
(жълт Vout, син Iout, червен Vflt)
IPS4260L може също така да управлява капацитивен товар без проблеми; той е в състояние да задвижва кондензатори с много голям капацитет. На фигура 11 са съобщени вълнови форми, задвижващи 3.3mF / 63V кондензатор. Поради големия капацитет, изходният ток по време на зареждане на кондензатора е в ограничение на тока, така че не виждаме реалния ток на зареждане, а ограничителния ток, зададен външно от резистора. След T Coofможете да видите намесата „недисипативна защита от късо съединение“, така че заредената изходна мощност да бъде изключена, както и при претоварване или късо съединение. Когато кондензаторът е почти напълно зареден, токът пада под зададеното ограничение на тока: това е ясно показано на фигура 13, където можете да наблюдавате в средата на синята цветна форма на вълната внезапна промяна на наклона в зареждащия ток до достигане на нулева стойност (кондензатор напълно заредена). Когато изходният кондензатор се зареди и подадете ниско напрежение към входа, поведението на щифта OL съответства на късото към GND случая, поради напрежението върху него. Това означава, че в изключено състояние (ниско входно напрежение) диагностичният сигнал на щифта OL (обикновено висок) отива ниско (вижте таблицата на истината на фигура 12).
(жълт Vout, син Iout, червен Vflt)
VI. Заключение
Представен е интелигентен монолитен четириядрен нисък страничен превключвател. Новият интелигентен превключвател на захранването (IPS) осигурява подобрена точност за минимизиране на загубите на енергия и предотвратяване на системни грешки при възникване на неизправности. Тези предимства се постигат с помощта на най-новото поколение технология на ST Multipower-BCD, която позволява програмируема граница на тока на претоварване, за да поддържа стабилни условия на мощност, докато системата се възстановява.
Предоставяйки интегрирано решение за четири изходни канала, IPS4260L също опростява дизайна, подобрява надеждността и спестява място на платката. Тази нова четириканална интегрална схема е важно допълнение към портфолиото от индустриални IPS на ST, което вече включва единични, двойни, четворни и осмоканални устройства с висока страна.
Препратки
„IPS4260L Quad low-side интелигентен превключвател на захранването,“ Datasheet, www.st.com.
“UM2297: Първи стъпки със STEVAL-IFP029V1 за IPS4260L високоскоростен четириядрен драйвер с ниска страна със специален GUI” Ръководство на потребителя, www.st.com.
за автора
Микеланджело Маркезе
Старши инженер по технически маркетинг
Интелигентни превключватели на захранването (IPS) и IO-Link продукти
Индустриално и преобразуване на мощност Отдел
STMicroelectronics