(blu V FLT, vàng V IN, đỏ I OUT, xanh lục V OUT)
Quá dòng và ngắn mạch của tải đối với điện áp cung cấp là những sự kiện khắc nghiệt nhất mà chúng ta phải đối mặt trong quá trình vận hành đầu ra kỹ thuật số. Trong những sự kiện xấu này, các giai đoạn đầu ra phải tồn tại và tiêu tán tất cả năng lượng liên quan. Bên cạnh các tải, được kết nối với các giai đoạn đầu ra, phải được bảo vệ khỏi đỉnh của dòng điện có thể đạt đến giá trị không mong muốn.
Để quản lý một cách an toàn các đỉnh dòng rất cao trong quá trình ngắn mạch của đầu ra đối với điện áp cung cấp, một khối giới hạn dòng được tích hợp trên chip. Kết quả là chỉ cho phép tăng đột biến hiện tại trong một thời gian ngắn; chỉ là thời gian cần thiết để can thiệp mạch giới hạn dòng điện, do đó, cắt giảm dòng điện đầu ra tối đa bằng cách sử dụng điện trở bên ngoài.
Nó cũng giống như vậy khi quá tải cứng. Tuy nhiên, dòng điện đầu ra hạn chế bên trong là không đủ; trên thực tế, nếu thời gian ngắn mạch hoặc quá tải kéo dài trong thời gian đó, công suất tiêu tán vào thiết bị cũng như vào tải trở nên quan trọng, do đó gây ra hiện tượng quá nhiệt có thể phá hủy thiết bị và / hoặc tải liên quan.
Bởi vì “khối ngắn mạch không tiêu tán” đã được tích hợp sẵn trên chip giới hạn thời gian của điều kiện giới hạn dòng của các kênh quá tải. Khoảng thời gian, được đặt tên là thời gian trễ dòng cắt (T Coff,), được thiết lập bởi một điện trở bên ngoài (R CoD) được kết nối giữa chân CoD và mặt đất SGND. Sau thời gian này, các kênh ở trạng thái TẮT trong một khoảng thời gian, được đặt tên là thời gian trễ khởi động lại giai đoạn nguồn (tres), để tránh sự suy giảm PCB trong trường hợp số lượng lớn các kênh trong điều kiện quá tải và để giảm năng lượng chảy trong cả thiết bị và tải trọng.
Nếu trong T Coff, nhiệt độ đường giao nhau của các kênh quá tải đạt đến giá trị cài đặt bên trong (T JSD), các khối bảo vệ nhiệt đường giao nhau, một khối cho mỗi kênh, sẽ TẮT các kênh. Chúng chỉ khởi động lại khi Tj trở lại dưới ngưỡng đặt lại.
Có thể vô hiệu hóa “khối ngắn mạch không tiêu tán” kết nối chân CoD ngắn hạn với mặt đất SGND, do đó chỉ có bảo vệ nhiệt đường giao nhau được kích hoạt vào IPS4260L.
(đỏ V FLT, xanh I OUT)
Trong hình 9 và 10 dạng sóng báo cáo dòng điện đầu ra (Iout), trong một kênh và điện áp chẩn đoán (V FLT) trong điều kiện ngắn mạch; như bạn có thể thấy trong cả hai hình, dòng điện đầu ra, sau đỉnh ngắn, bị giới hạn ở một giá trị cố định.
Ngoài ra, trong hình 9, chúng tôi báo cáo điện áp đầu ra của kênh liên quan và điện áp đầu vào tuân theo dạng sóng của điện áp lỗi vì các chân đầu vào của IPS4260L được sử dụng cho mục đích chẩn đoán.
Trong bộ lễ phục. 10, khi chức năng "khối ngắn mạch không tiêu tán" bị vô hiệu hóa, chúng tôi thấy rằng cần một bước dài đầu tiên để đến điểm ngắt nhiệt. Sau khi này, kênh quá tải được TẮT, do đó, dòng điện giới hạn đầu ra sẽ bằng không. Tín hiệu chẩn đoán của kênh quá tải thường cao cho đến khi can thiệp bảo vệ nhiệt chuyển nó TẮT, lúc đó tín hiệu chẩn đoán ở chân FLT và trong chân đầu vào liên quan sẽ ở mức thấp để báo hiệu can thiệp nhiệt. Hoạt động bình thường khởi động lại khi nhiệt độ mối nối, T J, trở lại dưới ngưỡng đặt lại, T JSD - T JHYST và chu trình bắt đầu lại.
Hành vi với tải điện dung
(Vout vàng, Iout xanh, Vflt đỏ)
IPS4260L cũng có thể điều khiển tải điện dung mà không gặp vấn đề gì; nó có thể điều khiển tụ điện với điện dung rất cao. Trong hình 11, các dạng sóng được báo cáo sử dụng tụ điện 3,3mF / 63V. Do điện dung lớn, dòng điện đầu ra trong quá trình sạc tụ điện bị giới hạn dòng điện, do đó chúng ta không nhìn thấy dòng điện nạp thực mà là dòng điện giới hạn do điện trở đặt ra bên ngoài. Sau T Coofbạn có thể thấy can thiệp "bảo vệ ngắn mạch không tiêu tán", để đầu ra nguồn được tải được TẮT cũng như cho mỗi quá tải hoặc ngắn mạch. Khi tụ điện được sạc gần như hoàn toàn, dòng điện đi xuống dưới mức giới hạn dòng điện đã đặt: điều này được thể hiện rõ ràng trong hình 13, nơi bạn có thể quan sát ở giữa dạng sóng màu xanh lam một sự thay đổi đột ngột độ dốc của dòng điện sạc cho đến khi đạt đến giá trị 0 (tụ điện hoàn toàn sạc). Khi tụ điện đầu ra được sạc và bạn cung cấp điện áp thấp cho đầu vào, hành vi của chân OL tương ứng với trường hợp ngắn với GND, do điện áp trên đó. Điều này có nghĩa là ở trạng thái TẮT (điện áp đầu vào thấp), tín hiệu chẩn đoán của chân OL (thường ở mức cao) xuống thấp (xem bảng sự thật ở hình 12).
(Vout vàng, Iout xanh, Vflt đỏ)
VI. Phần kết luận
Một bộ chuyển mạch tứ phía thấp nguyên khối thông minh đã được trình bày. Công tắc nguồn thông minh (IPS) mới cung cấp độ chính xác được cải thiện để giảm thiểu thất thoát năng lượng và ngăn ngừa lỗi hệ thống khi xảy ra lỗi. Những ưu điểm này đạt được nhờ sử dụng công nghệ Multipower-BCD thế hệ mới nhất của ST, cho phép giới hạn dòng quá tải có thể lập trình để duy trì điều kiện nguồn ổn định trong khi hệ thống đang phục hồi.
Bằng cách cung cấp giải pháp tích hợp cho bốn kênh đầu ra, IPS4260L cũng đơn giản hóa thiết kế, nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm không gian bo mạch máy tính. IC bốn kênh mới này là một bổ sung quan trọng cho danh mục IPS công nghiệp của ST, vốn đã bao gồm các thiết bị bên cao kênh đơn, đôi, bốn và bát phân.
Người giới thiệu
“Công tắc nguồn thông minh IPS4260L Quad bên thấp,” Datasheet, www.st.com.
“UM2297: Bắt đầu với STEVAL-IFP029V1 cho trình điều khiển bốn phía tốc độ cao IPS4260L với Hướng dẫn sử dụng GUI chuyên dụng, www.st.com.
Giới thiệu về tác giả
Michelangelo Marchese
Kỹ sư tiếp thị kỹ thuật cao cấp
Bộ chuyển mạch nguồn thông minh (IPS) & các sản phẩm IO-Link
Bộ phận chuyển đổi nguồn & công nghiệp
STMicroelectronics