(plavi V FLT, žuti V IN, crveni I OUT, zeleni V OUT)
Prekomjerna struja i kratki spoj tereta na opskrbni napon najteži su događaji s kojima se moramo suočiti tijekom rada digitalnog izlaza. U tim lošim događajima izlazne faze moraju preživjeti rasipajući svu povezanu energiju. Osim opterećenja, spojena na izlazne stupnjeve, moraju biti zaštićena od vrha struje koji može doseći neočekivane vrijednosti.
Kako bi se sigurno upravljalo vrlo visokim vrhovima struja tijekom kratkog spoja izlaza na opskrbni napon, na čipu je integriran blok za ograničavanje struje. Kao rezultat, dopušten je samo trenutni skok na kratko; samo vrijeme potrebno za intervenciju kruga ograničavanja struje, tako da obrezivanje maksimalne izlazne struje pomoću vanjskog otpornika.
Isto je i za vrijeme jakog preopterećenja. Interno ograničena izlazna struja nije dovoljna; zapravo, ako kratki spoj ili trajanje preopterećenja traju tijekom vremena, snaga koja se rasipa u uređaju, kao i u opterećenje, postaje važna, što uzrokuje pregrijavanje koje može uništiti uređaj i / ili opterećenje.
Zbog toga je na čip ugrađen "nedisipativni blok kratkog spoja" koji ograničava trajanje trenutnog ograničenja pretjerano opterećenih kanala. Trajanje, nazvano Vrijeme zakašnjenja trenutne kašnjenja (T Coff,), postavlja se vanjskim otpornikom (R CoD) povezanim između CoD pina i SGND tla. Nakon tog vremena kanali miruju neko vrijeme, nazvano vrijeme odgode ponovnog pokretanja stupnja napajanja (tres), kako bi se izbjegla degradacija PCB-a u slučaju velikog broja kanala u uvjetima preopterećenja i kako bi se smanjila energija koja teče u uređaju i opterećenja.
Ako tijekom T Coff temperatura spoja preopterećenih kanala dosegne interno podešenu vrijednost (T JSD), blokovi toplinske zaštite spoja, po jedan za svaki kanal, ISKLJUČITE kanale. Ponovno se pokreću tek kad se Tj vrati ispod praga resetiranja.
Moguće je onemogućiti "nedisipativni blok kratkog spoja" koji kratko spaja CoD pin sa zemljom SGND, tako da je u IPS4260L aktivna samo toplinska zaštita spoja.
(crveni V FLT, plavi I OUT)
Na slikama 9 i 10 valni oblici izvješćuju o izlaznoj struji (Iout) u jednom kanalu i dijagnostičkom naponu (V FLT) tijekom stanja kratkog spoja; kao što možete vidjeti na obje slike, izlazna struja je nakon kratkog vrha ograničena na fiksnu vrijednost.
Na slici 9, pored toga, navodimo izlazni napon relevantnog kanala i ulazni napon koji slijede valni oblik napona kvara, jer se ulazne iglice IPS4260L koriste u dijagnostičke svrhe.
Na sl. 10, kada je funkcija "nedisipativnog bloka kratkog spoja" onemogućena, vidimo da je potreban prvi dugi korak da bi se došlo do isključenja toplinskog spoja. Nakon toga preopterećeni kanal se ISKLJUČUJE, tako da će izlazna ograničena struja biti nulirana. Dijagnostički signal preopterećenog kanala obično je visok sve dok se intervencija toplinske zaštite ne isključi, u to vrijeme dijagnostika u FLT pinu i odgovarajućem ulaznom pinu ne pada, što signalizira toplinsku intervenciju. Uobičajeni rad se ponovno pokreće kad se temperatura spoja, T J, vrati ispod praga resetiranja, T JSD - T JHYST, i ciklus započinje ponovno.
Ponašanje s kapacitivnim opterećenjem
(žuti izlaz, plavi izlaz, crveni Vflt)
IPS4260L također bez problema može pokretati kapacitivno opterećenje; sposoban je za pogon kondenzatora s vrlo visokim kapacitetom. Na slici 11 prikazani su valni oblici koji pokreću kondenzator 3.3mF / 63V. Zbog velikog kapacitivnosti, izlazna struja tijekom punjenja kondenzatora je u ograničenju struje, tako da ne vidimo stvarnu struju punjenja, već ograničenje struje izvana postavljeno otpornikom. Nakon T Coofamožete vidjeti intervenciju "nedisipativne zaštite od kratkog spoja", tako da je opterećena izlazna snaga ISKLJUČENA, kao i po preopterećenju ili kratkom spoju. Kada je kondenzator gotovo potpuno napunjen, struja pada ispod postavljenog ograničenja struje: to je jasno prikazano na slici 13, gdje možete vidjeti usred valnog oblika plave boje naglu promjenu nagiba struje punjenja sve dok ne dosegne nulu (kondenzator potpuno nabijen). Kad se izlazni kondenzator napuni i na ulaz dajete nizak napon, ponašanje OL pin-a odgovara slučaju kratkog spoja na GND zbog napona na njemu. To znači da u stanju ISKLJUČENO (ulazni napon nizak) dijagnostički signal OL-pina (normalno visok) pada nisko (vidi tablicu istinitosti na slici 12).
(žuti izlaz, plavi izlaz, crveni Vflt)
VI. Zaključak
Predstavljeni su pametni monolitni četverostruki donji bočni prekidači. Nova inteligentna sklopka za napajanje (IPS) pruža poboljšanu točnost kako bi se smanjili gubici energije i spriječile pogreške u sustavu kada se pojave smetnje. Te se prednosti postižu korištenjem ST-ove najnovije generacije Multipower-BCD tehnologije, koja omogućuje programirano ograničenje struje preopterećenja kako bi se održali stabilni uvjeti snage dok se sustav oporavlja.
Pružajući integrirano rješenje za četiri izlazna kanala, IPS4260L također pojednostavljuje dizajn, poboljšava pouzdanost i štedi prostor na pločici. Ovaj novi četverokanalni IC važan je dodatak ST-ovom portfelju industrijskih IPS-a, koji već uključuje pojedinačne, dvostruke, četvero- i osmerokanalne uređaje s bočne strane.
Reference
“IPS4260L četverostruki inteligentni prekidač za napajanje s niske strane,” Tehnički list, www.st.com.
“UM2297: Prvi koraci sa STEVAL-IFP029V1 za IPS4260L brzi četverostruki upravljački program s niskom bočnom stranom s namjenskim GUI” Korisnički priručnik, www.st.com.
o autoru
Michelangelo Marchese
Viši tehnički inženjer marketinga
Inteligentni prekidači snage (IPS) i IO-Link proizvodi
Odjel za industriju i pretvorbu snage
STMicroelectronics