(blå V FLT, gul V IN, rød I UT, grønn V UT)
Overstrøm og kortslutning av belastningen til forsyningsspenningen er de hardeste hendelsene vi må møte under den digitale utgangen. I disse dårlige hendelsene må utgangstrinnene overleve og slippe all tilhørende energi. I tillegg til belastningene som er koblet til utgangstrinnene, må de beskyttes mot strømtoppen som kan nå uventede verdier.
For å trygt håndtere svært høye topper av strøm under kortslutning av utganger til forsyningsspenningen er en strømbegrensningsblokk integrert på brikken. Som et resultat er bare en nåværende spike i kort tid tillatt; akkurat den tiden som trengs for å gripe inn strømbegrensningskretsene, så beskjær den maksimale utgangsstrømmen ved hjelp av en ekstern motstand.
Det er det samme under hard overbelastning. Internt begrenset utgangsstrøm er imidlertid ikke nok; faktisk, hvis kortslutnings- eller overbelastningsvarighet varer i løpet av tiden, blir kraften som ledes inn i enheten så vel som i belastningen, viktig, slik at en overoppheting kan ødelegge enheten og / eller belastningen som er involvert.
På grunn av den "ikke-dissipative kortslutningsblokken" er det innebygd på brikken som begrenser varigheten av den nåværende begrensningstilstanden til de overbelastede kanalene. Varigheten, kalt Cut-off current delay time (T Coff,), stilles inn av en ekstern motstand (R CoD) koblet mellom CoD-pin og SGND-jordplan. Etter denne tiden hviler kanalene i OFF en periode, kalt omstartforsinkelsestid for kraftstrinn (tres), for å unngå PCB-degradering i tilfelle et stort antall kanaler under overbelastningsforhold og for å redusere energien som strømmer i både enheten og laster.
Hvis kryssetemperaturen til de overbelastede kanalene når en internt innstilt verdi (T JSD) under T Coff, blokkerer kryssets termiske beskyttelsesblokk, en for hver kanal, AV kanalene. De starter på nytt bare når Tj kommer tilbake under nullstillingsgrensen.
Det er mulig å deaktivere den "ikke-dissipative kortslutningsblokken" som forbinder CoD-pinnen kort med SGND-jordplanet, og det er derfor bare kryssets termiske beskyttelse er aktiv i IPS4260L.
(rød V FLT, blå I UT)
I figur 9 og 10 rapporterer bølgeformer utgangsstrøm (Iout), i en kanal, og diagnostisk spenning (V FLT) under kortslutningsforhold; som du kan se i begge figurer, er utgangsstrømmen, etter en kort topp, begrenset til en fast verdi.
I figur 9 rapporterer vi i tillegg utgangsspenningen til den aktuelle kanalen og inngangsspenningen som følger bølgeformen til feilspenningen fordi inngangspinnene til IPS4260L brukes til diagnostisk formål.
I fig. 10, når funksjonen til "ikke-dissipativ kortslutningsblokk" er deaktivert, ser vi at det er behov for et første langt skritt for å nå nedleggelsen av termisk kryss. Etter dette blir den overbelastede kanalen slått AV, så å nullstille utgangsbegrenset strøm. Diagnostisk signal fra den overbelastede kanalen er normalt høyt til termisk beskyttelsesintervensjon slår den AV, på det tidspunktet blir diagnosen i FLT-pinnen og i relevant inngangspinne lav, noe som signaliserer den termiske intervensjonen. Normal drift starter på nytt når krysningstemperaturen, T J, kommer tilbake under nullstillingsterskelen, T JSD - T JHYST, og syklusen begynner på nytt.
Oppførsel med kapasitiv belastning
(gul Vout, blå Iout, rød Vflt)
IPS4260L kan også kjøre en kapasitiv belastning uten problemer; den er i stand til å drive kondensatorer med veldig høy kapasitans. I figur 11 er det rapportert om bølgeformer som kjører en 3,3mF / 63V kondensator. På grunn av den store kapasitansen er utgangsstrømmen under kondensatorladning i strømbegrensning, slik at vi ikke ser den virkelige ladestrømmen, men begrensningsstrømmen eksternt satt av motstanden. Etter T Coofdu kan se "ikke-dissipativ kortslutningsbeskyttelse" -intervensjon, slik at den belastede effekten blir slått AV så vel som per overbelastning eller kortslutning. Når kondensatoren er nesten fulladet, går strømmen under den innstilte strømbegrensningen: Dette vises tydelig i figur 13 der du kan observere midt i den blå fargebølgeformen en plutselig endring i hellingsstrømmen til du når nullverdien (kondensator fulladet). Når utgangskondensatoren er ladet og du gir en lav spenning til inngangen, tilsvarer OL-pin-oppførselen den korte til GND-saken, på grunn av spenningen på den. Dette betyr at i AV-tilstand (inngangsspenning lav) blir diagnosesignalet til OL-pinnen (normalt høyt) lavt (se sannhetstabellen på figur 12).
(gul Vout, blå Iout, rød Vflt)
VI. Konklusjon
En smart monolitisk firebryter med lav side har blitt presentert. Den nye intelligente strømbryteren (IPS) gir forbedret nøyaktighet for å minimere energitap og forhindre systemfeil når feil oppstår. Disse fordelene oppnås ved hjelp av STs nyeste generasjon Multipower-BCD-teknologi, som tillater en programmerbar overbelastningsstrømgrense for å opprettholde stabile strømforhold mens systemet gjenoppretter.
Ved å tilby en integrert løsning for fire utgangskanaler, forenkler IPS4260L også design, forbedrer påliteligheten og sparer plass på kretskortet. Denne nye firekanal-ICen er et viktig tillegg til STs portefølje av industriell IPS, som allerede inkluderer enkelt-, dobbelt-, quad- og oktal-kanaler på høysidenheter.
Referanser
"IPS4260L Quad lavsidig intelligent strømbryter," Dataark, www.st.com.
“UM2297: Komme i gang med STEVAL-IFP029V1 for IPS4260L høyhastighets quad-driver med lav side med dedikert GUI” Brukerhåndbok, www.st.com.
om forfatteren
Michelangelo Marchese
Senior teknisk markedsføringsingeniør
Intelligent Power Switches (IPS) og IO-Link-produkter
Industrial & Power Conversion Division
STMicroelectronics