(blu V FLT, groc V IN, vermell I OUT, verd V OUT)
La sobrecorrent i el curtcircuit de la càrrega a la tensió d’alimentació són els esdeveniments més durs que hem d’afrontar durant l’operació de sortida digital. En aquests mals esdeveniments, les etapes de producció han de sobreviure dissipant tota l'energia associada. A més de les càrregues, connectades a les etapes de sortida, s'han de protegir del pic de corrent que pugui assolir valors inesperats.
Per gestionar amb seguretat pics de corrents molt alts durant el curtcircuit de les sortides a la tensió d'alimentació, s'integra un bloc de limitació de corrent al xip. Com a resultat, només es permet una pujada actual per poc temps; només el temps necessari per intervenir els circuits de limitació de corrent, de manera que es pot retallar el màxim corrent de sortida mitjançant una resistència externa.
És el mateix durant una sobrecàrrega dura. No obstant això, el corrent de sortida limitat internament no és suficient; de fet, si el curtcircuit o la durada de la sobrecàrrega duren durant el temps, la potència dissipada al dispositiu i a la càrrega esdevé important, cosa que provoca un sobrecalentament capaç de destruir el dispositiu i / o la càrrega implicada.
A causa d'aquest "bloc de curtcircuit no dissipatiu" s'ha incorporat al xip, cosa que limita la durada de la condició de limitació actual dels canals sobrecarregats. La durada, anomenada Temps de retard actual de tall (T Coff,), s’estableix mitjançant una resistència externa (R CoD) connectada entre el pin CoD i el pla de terra SGND. Passat aquest temps, els canals es mantenen apagats durant un temps, el temps de retard de reinici de l'etapa de potència anomenat (tres), per evitar la degradació del PCB en cas de gran quantitat de canals en condicions de sobrecàrrega i reduir l'energia que flueix tant al dispositiu com càrregues.
Si durant el T Coff la temperatura de la unió dels canals sobrecarregats arriba al valor intern establert (T JSD), els blocs de protecció tèrmica de la unió, un per a cada canal, desactiven els canals. Es reinicien només quan Tj torna a estar per sota del llindar de restabliment.
És possible desactivar el "bloc de curtcircuit no dissipatiu" que connecta el pin CoD en breu amb el pla de terra SGND, de manera que només la protecció tèrmica de la unió està activa a l'IPS4260L.
(vermell V FLT, blau I OUT)
A les figures 9 i 10 les formes d'ona estan informant de corrent de sortida (Iout), en un canal, i de tensió de diagnòstic (V FLT) durant les condicions de curtcircuit; com podeu veure a les dues figures, el corrent de sortida, després d'un curt pic, està limitat a un valor fix.
A la figura 9, a més, informem de la tensió de sortida del canal corresponent i la tensió d’entrada que segueixen la forma d’ona de la tensió d’error perquè els pins d’entrada de l’IPS4260L s’utilitzen amb finalitats diagnòstiques.
A la fig. 10, quan la funció de "bloc de curtcircuit no dissipatiu" està desactivada, veiem que cal un primer pas llarg per arribar al tancament de la unió tèrmica. Després d'això, el canal sobrecarregat s'apaga, de manera que es posa a zero el corrent limitat de sortida. El senyal de diagnòstic del canal sobrecarregat és normalment elevat fins que la intervenció de protecció tèrmica l’apaga, en aquell moment el diagnòstic en el pin FLT i en el pin d’entrada rellevant baixa per tal de senyalitzar la intervenció tèrmica. El funcionament normal es reinicia quan la temperatura de la unió, T J, torna a estar per sota del llindar de restabliment, T JSD - T JHYST i el cicle comença de nou.
Comportament amb càrrega capacitiva
(Vout groc, Iout blau, Vflt vermell)
IPS4260L també pot conduir una càrrega capacitiva sense problemes; és capaç de conduir condensadors amb una capacitat molt alta. A la figura 11 s’informa de formes d’ona conduint un condensador de 3,3 mF / 63V. A causa de la gran capacitat, el corrent de sortida durant la càrrega del condensador està en limitació de corrent, de manera que no veiem el corrent de càrrega real sinó el corrent de limitació configurat externament per la resistència. Després del T Coofpodeu veure la intervenció de “protecció no dissipativa contra el curtcircuit”, de manera que la sortida de potència carregada s’APAGA així com per sobrecàrrega o curtcircuit. Quan el condensador està gairebé completament carregat, el corrent baixa per sota del límit de corrent establert: això es mostra clarament a la figura 13, on es pot observar al mig de la forma d’ona de color blau un canvi sobtat de pendent del corrent de càrrega fins arribar al valor zero completament carregat). Quan es carrega el condensador de sortida i es dóna una tensió baixa a l'entrada, el comportament del pin OL correspon al cas curt a GND, a causa del voltatge que hi ha. Això significa que en estat OFF (baix voltatge d'entrada) el senyal de diagnòstic del pin OL (normalment alt) baixa (vegeu la taula de veritat a la figura 12).
(Vout groc, Iout blau, Vflt vermell)
VI. Conclusió
S'ha presentat un interruptor lateral quadricular monolític intel·ligent. El nou interruptor d’alimentació intel·ligent (IPS) proporciona una precisió millorada per minimitzar les pèrdues d’energia i evitar errors del sistema quan es produeixin falles. Aquests avantatges s’aconsegueixen mitjançant la tecnologia Multipower-BCD d’última generació de ST, que permet un límit de corrent de sobrecàrrega programable per mantenir condicions d’alimentació estables mentre es recupera el sistema.
En proporcionar una solució integrada per a quatre canals de sortida, l’IPS4260L també simplifica el disseny, millora la fiabilitat i estalvia espai a la placa de la PC. Aquest nou CI de quatre canals és una addició important a la cartera d’IPS industrials de ST, que ja inclou dispositius laterals alts de canal simple, dual, quad i octal.
Referències
"Interruptor d'alimentació intel·ligent de banda baixa IPS4260L Quad" , fitxa tècnica , www.st.com.
"UM2297: Introducció a STEVAL-IFP029V1 per al controlador de banda baixa IPS4260L d'alta velocitat amb banda baixa amb GUI dedicada" Manual d'usuari, www.st.com.
Sobre l'autor
Miquel Àngel Marchese
Enginyer tècnic superior de màrqueting
Interruptors d’alimentació intel·ligents (IPS) i productes IO-Link
Divisió de conversió industrial i de potència
STMicroelectronics