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    节能型四通道低边智能电源开关

    作者:Michelangelo Marchese时间:2019-05-20来源:电子产品世界收藏
    编者按:本文介绍一款为最大限度地降低总体耗散功率而专门设计的新型四通道低边智能功率开关,重点介绍该开关的主要技术特性,例如,每条通道都具有很低的Rds(on)导通电阻和?#30340;?#29420;一无二的可设置输出限流和可设置关闭延时保护功能,最后还探讨了基于原厂参考板的应用设计。

    I.前言

    本文引用地址:http://www.bftj.tw/article/201905/400664.htm

    本文介绍一款单片高速(fSW高达100kHz)四通道低边开关。该产品能够驱动任何类型的负载(阻性负载、感性负载和容性负载),开关一侧连接电源电压(Vcc)。

    该开关是IPS4260L,单片集成了四条45V功率MOSFET通道(在25摄氏度时Rds(on) 典型值260mΩ)以及逻辑接口、栅驱动器、保护和诊断功能。IPS4260L采用Jedec标准HTSSOP 20引脚微型功率封装。

    该器件采用意法半导体的Multipower-BCD工艺设计制造。Multipower-BCD是一项智能功率技术,可以在同一芯片上集成控?#39057;?#20803;和功率级。

    II.IPS4260L框图

    图1所示是该器件的工作原理框图。从框图中可以看出,每条通道都配备全面的保护功能,包括?#36153;?#38145;定、独立结过热保护、可设置限流(使用ILIM引脚和SGND之间连接的外部电阻RLIM设置限流)、感性钳位(典型值58V) 和电源轨断开保护。

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    图1:IPS4260L框图

    电源轨之间连接一个齐纳二极管或TVS二极管,以快速释放感应电能(见下图),也可以将Vz引脚连接?#38477;?#28304;轨,缓慢释放感应电能。

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    图2:基于IPS4260L的快速退磁大感性负载驱动电路

    ?#36153;?#20445;护可以避免电源电压非常低的异常操作,而接地断开保护可以在接地断开时立即关闭功率级,避免开关被击穿损坏。

    每个通道过热关断结温都是160°C (典型值),可以防护常见的过载情况。

    开关的输入模块是TTL/CMOS兼容输入/输出,能够最大限度减少输入开关?#38382;?#24182;可以通过串联电阻连接光耦。

    当通道导通?#20445;?#36755;入高电?#38477;?#26368;低电压大于 2.0V。当通道?#23884;?#36335;关闭或过热关断状态?#20445;?#30456;关输入引脚通过开漏晶体管在内部关断。

    开漏共用状态引脚能够直接驱动一个发光二极管(LED),指示关闭保护或结过热关断(FLT引脚)和断态开路负载或接地短路( OL针)状态。

    III.非耗散性短路

    如前所述,IPS4260L器件可使用一个外部电阻设置片上集成的限流保护功能。

    除每个通道的结过热保护和结温检测功能外,IPS4260L还集成了所?#38477;摹?#38750;耗散性短路模块?#20445;?#26088;在抑制开关的整体耗散功率。当大量通道过载而导致开关温度骤升?#20445;?#36825;一额外保护功能可以避免PCB性能降低。

    ?#23548;?#19978;,在过载情况下,输出电流被限制为ILIM,?#20013;?#26102;间为(tCOFF),限流值用连接在CoD引脚和SGND引脚之间的外部电阻(RCoD)来设定(见图1或图2)。通道关闭一段

    时间(tRES)后,自动重新导通,保持通道结温低于TJSD(关断结温)。

    图4所示是过载期间的过热电压波形。VINX表示INx引脚电压,每当FLT引脚电压下降,VINX就会下降,而MCUx电压保持恒定

    如果结温达到TJSD,过载通道只?#24615;?#32467;温降至TJSD - TJHYST(复位温度)后才会重新导通。需要强调的是,过热保护仅干预过载通道; 非过载通道继续正常运行。

    IV.断态开路负载检测

    为了检测断态下的开路负载?#25910;希?#24517;须在PGND引脚和输出引脚之间连接一个下拉电阻(见图5)。在功能正常情况下,电流流过下拉电阻和负载组成的网络。负载两端的电压小于最小开路负载电压,OL引脚保?#25351;?#30005;平。

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    图5:断态网络中的开路负载检测

    当其中一个输出发生开路负载事件?#20445;?#30456;关输出引脚的电压将会上升到一个小于最低开路负载电压的数值,在消隐时间(tBKT)结束后,通过OL引脚报告?#25910;希?#20197;降低噪声干扰导致的误报,这?#20445;琌L引脚变低电平,发出开路负载信号。


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