(blu V FLT, kuning V IN, merah I OUT, hijau V OUT)
Arus berlebih dan korsleting beban ke tegangan suplai adalah peristiwa terberat yang harus kita hadapi selama operasi keluaran digital. Dalam peristiwa buruk ini, tahapan keluaran harus bertahan dengan menghilangkan semua energi yang terkait. Selain itu beban yang dihubungkan dengan tahapan keluaran harus dilindungi dari puncak arus yang dapat mencapai nilai yang tidak diharapkan.
Untuk mengelola dengan aman puncak arus yang sangat tinggi selama hubung singkat output ke tegangan suplai, blok pembatas arus terintegrasi pada chip. Akibatnya, hanya lonjakan arus dalam waktu singkat yang diperbolehkan; hanya waktu yang diperlukan untuk mengintervensi rangkaian batasan arus, jadi pemangkasan arus keluaran maksimum menggunakan resistor eksternal.
Ini sama selama hard over-load. Namun arus keluaran yang dibatasi secara internal tidaklah cukup; Faktanya, jika korsleting atau durasi kelebihan beban berlangsung selama waktu tersebut, daya yang hilang ke dalam perangkat dan juga ke beban, menjadi penting sehingga menyebabkan pemanasan berlebih dapat merusak perangkat dan / atau beban yang terlibat.
Karena itu "blok hubung singkat non-disipatif" telah terpasang pada chip yang membatasi durasi kondisi batasan arus dari saluran yang kelebihan beban. Durasi, bernama Cut-off current delay time (T Coff,), diatur oleh resistor eksternal (R CoD) yang dihubungkan antara pin CoD dan bidang ground SGND. Setelah waktu ini saluran akan dalam keadaan OFF untuk sementara waktu, yang disebut waktu tunda restart tahap daya (tres), untuk menghindari degradasi PCB jika ada banyak saluran dalam kondisi beban berlebih dan untuk mengurangi energi yang mengalir di kedua perangkat dan beban.
Jika selama T Coff suhu persimpangan dari saluran yang kelebihan beban mencapai nilai yang ditetapkan secara internal (T JSD) blok perlindungan termal persimpangan, satu untuk setiap saluran, matikan saluran. Mereka restart hanya ketika Tj kembali di bawah ambang reset.
Dimungkinkan untuk menonaktifkan "blok hubung singkat non-disipatif" yang menghubungkan pin CoD dengan ground plane SGND, sehingga hanya perlindungan termal sambungan yang aktif ke dalam IPS4260L.
(merah V FLT, biru I OUT)
Pada gambar 9 dan 10 bentuk gelombang melaporkan arus keluaran (Iout), dalam satu saluran, dan tegangan diagnostik (V FLT) selama kondisi hubung singkat; seperti yang Anda lihat pada kedua gambar, arus keluaran, setelah puncak pendek, dibatasi pada nilai tetap.
Pada gambar 9, sebagai tambahan, kami melaporkan tegangan keluaran dari saluran yang relevan dan tegangan masukan yang mengikuti bentuk gelombang tegangan gangguan karena pin masukan dari IPS4260L digunakan untuk tujuan diagnostik.
Dalam gambar. 10, ketika fungsi "blok hubung singkat non-disipatif" dinonaktifkan, kita melihat bahwa perlu langkah panjang pertama untuk mencapai penghentian sambungan termal. Setelah saluran kelebihan beban dimatikan, jadi pergi ke nol arus keluaran terbatas. Sinyal diagnostik dari saluran yang kelebihan beban biasanya tinggi sampai intervensi perlindungan termal mematikannya, pada saat itu diagnostik di pin FLT dan di pin input yang relevan menjadi rendah sehingga menandakan intervensi termal. Operasi normal dimulai ulang ketika suhu persimpangan, T J, kembali di bawah ambang reset, T JSD - T JHYST, dan siklus dimulai lagi.
Perilaku dengan beban kapasitif
(Vout kuning, Iout biru, Vflt merah)
IPS4260L juga dapat menggerakkan beban kapasitif tanpa masalah; ia mampu menggerakkan kapasitor dengan kapasitansi yang sangat tinggi. Pada gambar 11 bentuk gelombang dilaporkan menggerakkan kapasitor 3.3mF / 63V. Karena kapasitansi yang besar, arus keluaran selama pengisian kapasitor berada dalam batasan arus, sehingga kita tidak melihat arus pengisian yang sebenarnya tetapi arus batasan yang ditetapkan secara eksternal oleh resistor. Setelah T CoofAnda dapat melihat intervensi "proteksi hubung singkat non-disipatif", sehingga keluaran daya yang dibebani dimatikan dan juga per beban berlebih atau korsleting. Ketika kapasitor hampir terisi penuh, arus berjalan di bawah batasan arus yang ditetapkan: ini dengan jelas ditunjukkan pada gambar 13 di mana Anda dapat mengamati di tengah bentuk gelombang warna biru perubahan kemiringan yang tiba-tiba dalam arus pengisian hingga mencapai nilai nol (kapasitor terisi penuh). Ketika kapasitor output diisi daya dan Anda memberikan tegangan rendah ke input, perilaku pin OL sesuai dengan korsleting ke kasus GND, karena tegangan di atasnya. Ini berarti bahwa dalam kondisi OFF (tegangan input rendah) sinyal diagnostik pin OL (biasanya tinggi) menjadi rendah (lihat tabel kebenaran pada gambar 12).
(Vout kuning, Iout biru, Vflt merah)
VI. Kesimpulan
Sakelar sisi rendah quad monolitik cerdas telah disajikan. Intelligent power switch (IPS) baru memberikan akurasi yang lebih baik untuk meminimalkan kehilangan energi dan mencegah kesalahan sistem saat terjadi kesalahan. Keunggulan ini dicapai dengan menggunakan teknologi Multipower-BCD generasi terbaru dari ST, yang memungkinkan batas arus beban berlebih yang dapat diprogram untuk mempertahankan kondisi daya yang stabil saat sistem pulih.
Dengan menyediakan solusi terintegrasi untuk empat saluran keluaran, IPS4260L juga menyederhanakan desain, meningkatkan keandalan, dan menghemat ruang papan pc. IC quad-channel baru ini merupakan tambahan penting untuk portofolio industri IPS ST, yang sudah mencakup perangkat sisi tinggi saluran tunggal, ganda, quad, dan oktal.
Referensi
“Sakelar daya cerdas sisi rendah Quad IPS4260L,” Lembar Data, www.st.com.
“UM2297: Memulai STEVAL-IFP029V1 untuk driver sisi rendah quad kecepatan tinggi IPS4260L dengan GUI khusus”, www.st.com.
tentang Penulis
Michelangelo Marchese
Insinyur Pemasaran Teknis Senior
Intelligent Power Switches (IPS) & produk IO-Link
Divisi Konversi Industri & Daya
STMicroelectronics