(청색 V FLT, 황색 V IN, 적색 I OUT, 녹색 V OUT)
과전류 및 공급 전압에 대한 부하의 단락은 디지털 출력 작동 중에 직면해야하는 가장 가혹한 이벤트입니다. 이러한 나쁜 이벤트에서 출력 단계는 모든 관련 에너지를 소멸하면서 살아남 아야합니다. 출력단에 연결된 부하 외에도 예상치 못한 값에 도달 할 수있는 피크 전류로부터 보호해야합니다.
공급 전압에 대한 출력 단락시 매우 높은 전류 피크를 안전하게 관리하기 위해 전류 제한 블록이 칩에 통합되어 있습니다. 결과적으로 짧은 시간 동안의 전류 스파이크 만 허용됩니다. 전류 제한 회로에 개입하는 데 필요한 시간이므로 외부 저항을 사용하여 최대 출력 전류를 트리밍합니다.
하드 과부하 상태에서도 마찬가지입니다. 그러나 내부적으로 제한된 출력 전류로는 충분하지 않습니다. 실제로 단락 또는 과부하 지속 시간이 해당 시간 동안 지속되면 장치와 부하로 소산되는 전력이 중요 해져 과열로 인해 장치 및 / 또는 관련 부하가 파괴 될 수 있습니다.
그 때문에 과부하 채널의 전류 제한 조건의 지속 시간을 제한하는 칩에 내장 된 "비소 산성 단락 블록"이 있습니다. 차단 전류 지연 시간 (T Coff,) 이라는 기간 은 CoD 핀과 SGND 접지면 사이에 연결된 외부 저항기 (R CoD)에 의해 설정됩니다. 이 시간이 지나면 과부하 상태에서 채널이 많은 경우 PCB 성능 저하를 방지하고 장치와 두 장치 모두에 흐르는 에너지를 줄이기 위해 채널이 전원 단계 재시작 지연 시간 (tres)이라는 시간 동안 OFF 상태로 유지됩니다. 잔뜩.
T Coff 동안 과부하 된 채널의 접합 온도가 내부 설정 값 (T JSD)에 도달 하면 접합 열 보호 블록이 각 채널에 대해 하나씩 채널을 끕니다. Tj가 재설정 임계 값 아래로 돌아올 때만 재시작됩니다.
CoD 핀을 SGND 접지면과 짧게 연결하는 "비소 산성 단락 블록"을 비활성화 할 수 있으므로 접합 열 보호 만 IPS4260L에서 활성화됩니다.
(빨간색 V FLT, 파란색 I OUT)
그림 9와 10에서 파형은 한 채널에서 출력 전류 (Iout), 단락 상태 동안 진단 전압 (V FLT)을보고합니다. 두 그림에서 볼 수 있듯이 짧은 피크 후 출력 전류는 고정 된 값으로 제한됩니다.
또한 그림 9에서는 IPS4260L의 입력 핀이 진단 목적으로 사용되기 때문에 해당 채널의 출력 전압과 고장 전압 파형을 따르는 입력 전압을보고합니다.
그림에서. 10,“비소 산성 단락 차단”기능이 비활성화되면 열 접합 셧다운에 도달하기 위해 첫 번째 긴 단계가 필요함을 알 수 있습니다. 그 후 과부하 된 채널이 꺼져 출력 제한 전류를 제로화합니다. 과부하 된 채널의 진단 신호는 일반적으로 열 보호 개입이 그것을 OFF로 전환 할 때까지 높고, 이때 FLT 핀 및 관련 입력 핀의 진단이 낮아 열 개입을 신호합니다. 정션 온도 T J 가 재설정 임계 값 T JSD -T JHYST 아래로 돌아 오면 정상 작동이 다시 시작 되고 사이클이 다시 시작됩니다.
용량 성 부하의 동작
(노란색 Vout, 파란색 Iout, 빨간색 Vflt)
IPS4260L은 문제없이 용량 성 부하를 구동 할 수도 있습니다. 매우 높은 커패시턴스로 커패시터를 구동 할 수 있습니다. 그림 11에서는 3.3mF / 63V 커패시터를 구동하는 파형이보고됩니다. 큰 커패시턴스로 인해 커패시터 충전 중 출력 전류가 전류 제한에 있으므로 실제 충전 전류가 아니라 저항에 의해 외부에서 설정된 제한 전류를 볼 수 있습니다. T Coof 이후"비소 산성 단락 보호"개입을 볼 수 있으므로로드 된 전원 출력은 물론 과부하 또는 단락에 따라 꺼집니다. 커패시터가 거의 완전히 충전되면 전류가 설정된 전류 제한 아래로 내려갑니다. 이것은 그림 13에 명확하게 표시되어 있으며, 파란색 파형 중간에서 0 값에 도달 할 때까지 충전 전류의 갑작스러운 기울기 변화를 관찰 할 수 있습니다 (커패시터 완전히 충전 됨). 출력 커패시터가 충전되고 입력에 낮은 전압을 제공 할 때 OL 핀 동작은 전압으로 인해 GND 케이스에 대한 단락에 해당합니다. 이는 OFF 상태 (입력 전압 낮음)에서 OL 핀 (일반적으로 높음)의 진단 신호가 낮아짐을 의미합니다 (그림 12의 진리표 참조).
(노란색 Vout, 파란색 Iout, 빨간색 Vflt)
VI. 결론
스마트 모 놀리 식 쿼드 로우 사이드 스위치가 소개되었습니다. 새로운 지능형 전원 스위치 (IPS)는 향상된 정확도를 제공하여 에너지 손실을 최소화하고 오류 발생시 시스템 오류를 방지합니다. 이러한 이점은 ST의 최신 Multipower-BCD 기술을 사용하여 달성되며, 프로그래밍 가능한 과부하 전류 제한을 통해 시스템이 복구되는 동안 안정적인 전력 상태를 유지할 수 있습니다.
4 개의 출력 채널에 대한 통합 솔루션을 제공함으로써 IPS4260L은 또한 설계를 단순화하고 신뢰성을 향상 시키며 PC 보드 공간을 절약합니다. 이 새로운 쿼드 채널 IC는 이미 단일, 듀얼, 쿼드 및 8 진 채널 하이 사이드 장치를 포함하는 ST의 산업용 IPS 포트폴리오에 중요한 추가 기능입니다.
참고 문헌
“IPS4260L 쿼드 로우 사이드 지능형 전원 스위치,” 데이터 시트, www.st.com.
“UM2297: 전용 GUI가있는 IPS4260L 고속 쿼드 로우 사이드 드라이버 용 STEVAL-IFP029V1 시작하기”사용자 매뉴얼, www.st.com.
저자 정보
미켈란젤로 마르쉐 즈
수석 기술 마케팅 엔지니어
지능형 전력 스위치 (IPS) 및 IO-Link 제품
산업 및 전력 변환 사업부
STMicroelectronics