節能型四通道低邊智能電源開(kāi)關(guān)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
I.前言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201905/400664.htm本文介紹一款單片高速(fSW高達100kHz)四通道低邊開(kāi)關(guān)。該產(chǎn)品能夠驅動(dòng)任何類(lèi)型的負載(阻性負載、感性負載和容性負載)，開(kāi)關(guān)一側連接電源電壓(Vcc)。
該開(kāi)關(guān)是IPS4260L，單片集成了四條45V功率MOSFET通道（在25攝氏度時(shí)Rds(on) 典型值260mΩ）以及邏輯接口、柵驅動(dòng)器、保護和診斷功能。IPS4260L采用Jedec標準HTSSOP 20引腳微型功率封裝。
該器件采用意法半導體的Multipower-BCD工藝設計制造。Multipower-BCD是一項智能功率技術(shù)，可以在同一芯片上集成控制單元和功率級。
II.IPS4260L框圖
圖1所示是該器件的工作原理框圖。從框圖中可以看出，每條通道都配備全面的保護功能，包括欠壓鎖定、獨立結過(guò)熱保護、可設置限流（使用ILIM引腳和SGND之間連接的外部電阻RLIM設置限流）、感性鉗位（典型值58V） 和電源軌斷開(kāi)保護。
圖1：IPS4260L框圖
電源軌之間連接一個(gè)齊納二極管或TVS二極管，以快速釋放感應電能（見(jiàn)下圖），也可以將Vz引腳連接到電源軌，緩慢釋放感應電能。
圖2：基于IPS4260L的快速退磁大感性負載驅動(dòng)電路
欠壓保護可以避免電源電壓非常低的異常操作，而接地斷開(kāi)保護可以在接地斷開(kāi)時(shí)立即關(guān)閉功率級，避免開(kāi)關(guān)被擊穿損壞。
每個(gè)通道過(guò)熱關(guān)斷結溫都是160°C (典型值)，可以防護常見(jiàn)的過(guò)載情況。
開(kāi)關(guān)的輸入模塊是TTL/CMOS兼容輸入/輸出，能夠最大限度減少輸入開(kāi)關(guān)次數，并可以通過(guò)串聯(lián)電阻連接光耦。
當通道導通時(shí)，輸入高電平的最低電壓大于 2.0V。當通道是短路關(guān)閉或過(guò)熱關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，相關(guān)輸入引腳通過(guò)開(kāi)漏晶體管在內部關(guān)斷。
開(kāi)漏共用狀態(tài)引腳能夠直接驅動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管（LED），指示關(guān)閉保護或結過(guò)熱關(guān)斷（FLT引腳）和斷態(tài)開(kāi)路負載或接地短路（ OL針）狀態(tài)。
III.非耗散性短路
如前所述，IPS4260L器件可使用一個(gè)外部電阻設置片上集成的限流保護功能。
除每個(gè)通道的結過(guò)熱保護和結溫檢測功能外，IPS4260L還集成了所謂的“非耗散性短路模塊”，旨在抑制開(kāi)關(guān)的整體耗散功率。當大量通道過(guò)載而導致開(kāi)關(guān)溫度驟升時(shí)，這一額外保護功能可以避免PCB性能降低。
實(shí)際上，在過(guò)載情況下，輸出電流被限制為ILIM，持續時(shí)間為(tCOFF)，限流值用連接在CoD引腳和SGND引腳之間的外部電阻(RCoD)來(lái)設定（見(jiàn)圖1或圖2）。通道關(guān)閉一段
時(shí)間(tRES)后，自動(dòng)重新導通，保持通道結溫低于TJSD（關(guān)斷結溫）。
圖4所示是過(guò)載期間的過(guò)熱電壓波形。VINX表示INx引腳電壓，每當FLT引腳電壓下降，VINX就會(huì )下降，而MCUx電壓保持恒定
如果結溫達到TJSD，過(guò)載通道只有在結溫降至TJSD - TJHYST（復位溫度）后才會(huì )重新導通。需要強調的是，過(guò)熱保護僅干預過(guò)載通道; 非過(guò)載通道繼續正常運行。
IV.斷態(tài)開(kāi)路負載檢測
為了檢測斷態(tài)下的開(kāi)路負載故障，必須在PGND引腳和輸出引腳之間連接一個(gè)下拉電阻（見(jiàn)圖5）。在功能正常情況下，電流流過(guò)下拉電阻和負載組成的網(wǎng)絡(luò )。負載兩端的電壓小于最小開(kāi)路負載電壓，OL引腳保持高電平。
圖5：斷態(tài)網(wǎng)絡(luò )中的開(kāi)路負載檢測
當其中一個(gè)輸出發(fā)生開(kāi)路負載事件時(shí)，相關(guān)輸出引腳的電壓將會(huì )上升到一個(gè)小于最低開(kāi)路負載電壓的數值，在消隱時(shí)間(tBKT)結束后，通過(guò)OL引腳報告故障，以降低噪聲干擾導致的誤報，這時(shí)，OL引腳變低電平，發(fā)出開(kāi)路負載信號。
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