(blu V FLT, galben V IN, roșu I OUT, verde V OUT)
Supracurentul și scurtcircuitul încărcării la tensiunea de alimentare sunt cele mai dure evenimente cu care trebuie să ne confruntăm în timpul operației de ieșire digitală. În aceste evenimente rele, etapele de ieșire trebuie să supraviețuiască disipând toată energia asociată. Pe lângă sarcini, conectate la etapele de ieșire, trebuie protejate de vârful curentului care ar putea atinge valori neașteptate.
Pentru a gestiona în siguranță vârfuri foarte mari de curenți în timpul scurtcircuitului de ieșiri la tensiunea de alimentare, un bloc de limitare a curentului este integrat pe cip. Ca rezultat, este permisă doar o creștere curentă pentru o perioadă scurtă de timp; doar timpul necesar pentru a interveni circuitele de limitare a curentului, deci tăierea curentului maxim de ieșire folosind un rezistor extern.
Este același lucru în timpul unei supraîncărcări. Cu toate acestea, curentul de ieșire limitat intern nu este suficient; de fapt, dacă scurtcircuitul sau durata supraîncărcării durează în acest timp, puterea disipată în dispozitiv, precum și în sarcină, devine importantă, provocând astfel o supraîncălzire capabilă să distrugă dispozitivul și / sau sarcina implicată.
Din cauza acestui „bloc de scurtcircuit non-disipativ” a fost încorporat pe cip care limitează durata condiției de limitare curentă a canalelor supraîncărcate. Durata, numită Timp de întârziere curent de întrerupere (T Coff,), este setată de un rezistor extern (R CoD) conectat între pinul CoD și planul de masă SGND. După acest timp, canalele se opresc pentru o perioadă de timp, denumită etapă de putere, repornirea timpului de întârziere (tres), pentru a evita degradarea PCB-ului în cazul unui număr mare de canale în condiții de supraîncărcare și pentru a reduce energia care curge atât în dispozitiv, cât și în dispozitiv. încărcături.
Dacă în timpul T Coff temperatura de joncțiune a canalelor supraîncărcate atinge valoarea internă setată (T JSD), blocurile de protecție termică a joncțiunii, câte unul pentru fiecare canal, opresc canalele. Se repornește numai când Tj revine sub pragul de resetare.
Este posibil să dezactivați „blocul de scurtcircuit non-disipativ” care conectează pinul CoD pe scurt cu planul de masă SGND, astfel doar protecția termică a joncțiunii este activă în IPS4260L.
(roșu V FLT, albastru I OUT)
În figura 9 și 10 formele de undă raportează curentul de ieșire (Iout), într-un canal și tensiunea de diagnosticare (V FLT) în condiții de scurtcircuit; după cum puteți vedea în ambele figuri, curentul de ieșire, după un vârf scurt, este limitat la o valoare fixă.
În figura 9, în plus, raportăm tensiunea de ieșire a canalului relevant și tensiunea de intrare care urmează forma de undă a tensiunii de defecțiune, deoarece pinii de intrare ai IPS4260L sunt utilizați în scop diagnostic.
În fig. 10, când funcția „bloc de scurtcircuit non-disipativ” este dezactivată, vedem că este nevoie de un prim pas lung pentru a ajunge la oprirea joncțiunii termice. După aceasta, canalul supraîncărcat este oprit, deci merge la zero curentul limitat de ieșire. Semnalul de diagnosticare al canalului supraîncărcat este în mod normal ridicat până la oprirea intervenției de protecție termică, la acel moment diagnosticul în pinul FLT și în pinul de intrare relevant scade, astfel semnalizând intervenția termică. Funcționarea normală repornește când temperatura de joncțiune, T J, revine sub pragul de resetare, T JSD - T JHYST și ciclul începe din nou.
Comportament cu sarcină capacitivă
(Vout galben, Iout albastru, Vflt roșu)
IPS4260L poate conduce, de asemenea, o sarcină capacitivă fără probleme; este capabil să acționeze condensatori cu capacitate foarte mare. În figura 11 sunt raportate forme de undă care conduc un condensator 3,3mF / 63V. Datorită capacității mari, curentul de ieșire în timpul încărcării condensatorului este în limitarea curentului, astfel încât să nu vedem curentul real de încărcare, ci curentul de limitare setat extern de rezistor. După T Coofputeți vedea intervenția „protecție non-disipativă la scurtcircuit”, astfel încât puterea încărcată să fie dezactivată, precum și la suprasarcină sau scurtcircuit. Când condensatorul este aproape complet încărcat, curentul scade sub limitarea curentului stabilit: acest lucru este clar arătat în figura 13, unde puteți observa în mijlocul formei de undă de culoare albastră o schimbare bruscă a pantei curentului de încărcare până la atingerea valorii zero complet încărcat). Când condensatorul de ieșire este încărcat și dați o tensiune scăzută la intrare, comportamentul pinului OL corespunde scurtcircuitului la cazul GND, din cauza tensiunii de pe acesta. Acest lucru înseamnă că în starea OFF (tensiune de intrare scăzută) semnalul de diagnosticare al pinului OL (în mod normal ridicat) scade (vezi tabelul adevărului din figura 12).
(Vout galben, Iout albastru, Vflt roșu)
VI. Concluzie
A fost prezentat un comutator monolitic inteligent cu patru laturi joase. Noul comutator inteligent de alimentare (IPS) oferă o precizie îmbunătățită pentru a minimiza pierderile de energie și pentru a preveni erorile de sistem atunci când apar defecțiuni. Aceste avantaje sunt obținute utilizând tehnologia Multipower-BCD de ultimă generație a ST, care permite o limită programabilă de curent de suprasarcină pentru a menține condiții de alimentare stabile în timp ce sistemul se recuperează.
Oferind o soluție integrată pentru patru canale de ieșire, IPS4260L simplifică, de asemenea, proiectarea, îmbunătățește fiabilitatea și economisește spațiu pe placa de calculator. Acest nou IC cu patru canale este o adăugare importantă la portofoliul ST de IPS industriale, care include deja dispozitive laterale cu canale single, dual, quad și octal.
Referințe
„Întrerupător inteligent de alimentare inteligent Quad IPS4260L”, Foaie de date, www.st.com.
„UM2297: Noțiuni introductive despre STEVAL-IFP029V1 pentru driverul IPS4260L cu viteză mare quad cu partea inferioară cu GUI dedicat” Manual de utilizare, www.st.com.
Despre autor
Michelangelo Marchese
Inginer tehnic principal de marketing
Comutatoare inteligente de alimentare (IPS) și produse IO-Link
Divizie de conversie industrială și de putere
STMicroelectronică