(синий V FLT, желтый V IN, красный I OUT, зеленый V OUT)
Перегрузка по току и короткое замыкание нагрузки на напряжение питания - самые тяжелые события, с которыми мы должны столкнуться во время работы цифрового выхода. В этих плохих случаях выходные каскады должны выжить, рассеивая всю связанную с ними энергию. Кроме того, нагрузки, подключенные к выходным каскадам, должны быть защищены от пикового тока, который может достигать неожиданных значений.
Для безопасного управления очень высокими пиками токов при коротком замыкании выходов на напряжение питания в микросхему встроен блок ограничения тока. В результате допускается только кратковременный всплеск тока; как раз время, необходимое для срабатывания схемы ограничения тока, поэтому настройте максимальный выходной ток с помощью внешнего резистора.
То же самое и при сильной перегрузке. Однако внутреннего ограниченного выходного тока недостаточно; Фактически, если короткое замыкание или перегрузка длится в течение этого времени, мощность, рассеиваемая как в устройстве, так и в нагрузке, становится важной, вызывая перегрев, способный разрушить устройство и / или задействованную нагрузку.
Из-за этого в микросхему встроен «недиссипативный блок короткого замыкания», который ограничивает длительность условия ограничения тока перегруженных каналов. Длительность, называемая временем задержки тока отключения (T Coff,), устанавливается внешним резистором (R CoD), подключенным между выводом CoD и заземляющей пластиной SGND. По истечении этого времени каналы остаются в состоянии ВЫКЛ в течение времени, называемого временем задержки перезапуска силового каскада (tres), чтобы избежать деградации печатной платы в случае большого количества каналов в условиях перегрузки и уменьшить энергию, которая течет как в устройстве, так и в нагрузки.
Если во время T Coff температура перехода перегруженных каналов достигает внутренне установленного значения (T JSD), тепловая защита перехода блокируется, по одной для каждого канала, отключает каналы. Они перезапускаются только тогда, когда Tj возвращается ниже порога сброса.
Можно отключить «недиссипативную блокировку короткого замыкания», коротко подключив вывод CoD к заземляющей пластине SGND, таким образом, в IPS4260L активна только тепловая защита перехода.
(красный V FLT, синий I OUT)
На рисунках 9 и 10 осциллограммы отображают выходной ток (Iout) в одном канале и диагностическое напряжение (V FLT) в условиях короткого замыкания; как вы можете видеть на обоих рисунках, выходной ток после короткого пика ограничен фиксированным значением.
На рисунке 9, кроме того, мы сообщаем выходное напряжение соответствующего канала и входное напряжение, которые соответствуют форме сигнала напряжения неисправности, поскольку входные контакты IPS4260L используются для диагностических целей.
На рис. 10, когда функция «недиссипативного блока короткого замыкания» отключена, мы видим, что для достижения отключения теплового перехода требуется первый длинный шаг. После этого перегруженный канал отключается, чтобы обнулить выходной ограниченный ток. Диагностический сигнал перегруженного канала обычно высокий до тех пор, пока срабатывание тепловой защиты не отключит его, в это время диагностический сигнал на контакте FLT и на соответствующем входном контакте станет низким, что сигнализирует о тепловом вмешательстве. Нормальная работа возобновляется, когда температура перехода, T J, возвращается ниже порога сброса, T JSD - T JHYST, и цикл начинается снова.
Поведение при емкостной нагрузке
(желтый Vout, синий Iout, красный Vflt)
IPS4260L также может без проблем управлять емкостной нагрузкой; он может управлять конденсаторами с очень высокой емкостью. На рисунке 11 показаны формы сигналов, управляющие конденсатором 3,3 мФ / 63 В. Из-за большой емкости выходной ток во время заряда конденсатора находится в ограничении по току, поэтому мы не видим реального зарядного тока, а видим ограничивающий ток, устанавливаемый извне резистором. После T Coofвы можете увидеть срабатывание «недиссипативной защиты от короткого замыкания», так что нагруженная выходная мощность отключается, а также при перегрузке или коротком замыкании. Когда конденсатор почти полностью заряжен, ток опускается ниже установленного ограничения тока: это четко показано на рисунке 13, где вы можете наблюдать в середине кривой синего цвета внезапное изменение наклона зарядного тока до достижения нулевого значения (конденсатор полностью заряжен). Когда выходной конденсатор заряжен и вы подаете низкое напряжение на вход, поведение контакта OL соответствует случаю замыкания на GND из-за напряжения на нем. Это означает, что в состоянии ВЫКЛ (низкое входное напряжение) диагностический сигнал вывода OL (обычно высокий) становится низким (см. Таблицу истинности на рисунке 12).
(желтый Vout, синий Iout, красный Vflt)
VI. Заключение
Представлены умные монолитные четырехпозиционные переключатели низкого уровня. Новый интеллектуальный переключатель мощности (IPS) обеспечивает повышенную точность, чтобы минимизировать потери энергии и предотвратить системные ошибки при возникновении неисправностей. Эти преимущества достигаются с использованием технологии ST последнего поколения Multipower-BCD, которая позволяет программируемому ограничению тока перегрузки для поддержания стабильного режима питания во время восстановления системы.
Предоставляя интегрированное решение для четырех выходных каналов, IPS4260L также упрощает конструкцию, повышает надежность и экономит место на печатной плате. Эта новая четырехканальная ИС является важным дополнением к портфелю промышленных IPS ST, который уже включает в себя одно-, двух-, четырех- и восьмиканальные устройства высокого уровня.
Рекомендации
«IPS4260L Quad интеллектуальный выключатель питания нижнего плеча », Техническое описание , www.st.com.
«UM2297: Начало работы с STEVAL-IFP029V1 для высокоскоростного четырехъядерного низкочастотного драйвера IPS4260L с выделенным графическим интерфейсом», руководство пользователя, www.st.com.
об авторе
Микеланджело Марчезе
Старший инженер по техническому маркетингу
Интеллектуальные переключатели питания (IPS) и продукты IO-Link
Подразделение промышленности и преобразования энергии
STMicroelectronics