česky english Vítejte, dnes je sobota 20. červenec 2024

Spínače od ST omezují proudy, nikoli vývojáře

DPS 5/2022 | Články
Autor: Ing. Jan Robenek
uvod.jpg

Zátěž jako taková obvykle nebývá vůbec „chytrá“ – vždyť ji také často odbýváme s prostým popisem jejího charakteru, který může být buď kapacitní, odporový, nebo též induktivní. Inteligence se proto vyžaduje spíše na straně vývojáře, který dostal za úkol předvídat a navrhnout přitom vhodné buzení. Se spínači od firmy STMicroelectronics vybavenými řadou pojistek, včetně vlastní diagnostiky, to zase takový problém nebude. Dokonce ani v průmyslové sféře.

Spolehlivě, ale i flexibilně

Jednokanálové verze nastavitelných spínačů provozovaných na vyšší straně napájení zde ponesou označení IPS1025H a také IPS1025H-32 [1]. V praxi se tedy předpokládá trvalé spojení jednoho vývodu zátěže se zemí. Díky vlastním ochranám pro případ stavů provázených podpětím, přepětím, přetížením či nadměrnou teplotou bude proto možné chytře ovládat všechny výše zmiňované typy zátěží, kterými navíc často po zapnutí protékají nemalé proudy. Rozdíl mezi oběma součástkami tvoří jejich interní proudové omezení, kdy v prvním případě struktura limituje při odběru 2,5 A, zatímco v případě varianty IPS1025H-32 to bude již 5,7 A. Vedle hlavního proudového limitu však má každý ze spínačů rovněž své sekundární omezovaní, které si již pro účely kapacitní zátěže s vysokými nárazovými odběry definujeme my sami. Mezní hodnotu a dobu trvání zde pomáhají stanovit vnější rezistory s kondenzátorem.

Obr. 1 Novinky míří do světa průmyslové automatizace, kde se také uplatní při spínání nejrůznějších zátěží [1]

Obr. 2 Pokud má výkonový stupeň pracovat spolehlivě, potřebuje mít přítomný MOSFET okolo sebe řadu dalších bloků. Nejlépe ve stejném pouzdře [2]

Kompaktní systém [2] si zakládá na širokém rozsahu napájecího napětí od 8 V až do 60 V, zatímco na svém vstupu vydrží v krajním případě ještě o něco víc. Integrované obvody IPS1025H se tak zpravidla uplatní při ovládání zátěží řízených PLC moduly v rámci tovární automatizace a jejich vstupů/výstupů u CNC strojů apod. Druhá verze s vyšším proudovým limitem nahrává třeba prodejním automatům a jejich motorům. Nad vysokou efektivitou provozu s nízkými tepelnými ztrátami „bdí“ vestavěný tranzistor MOSFET s odporem v sepnutém stavu menším než 25 mΩ (až do TJ = +125 °C). Pro spolehlivé „uchopení“ zátěží induktivního charakteru pak výrobce stanovuje energii EAS rovnající se 14 J při IOUT = 2 A (Single Pulse Avalanche Energy). Zapomenout ale nesmíme ani na vlastní aktivní prvek zajišťující rychlou demagnetizaci. Nové spínače samozřejmě vyhoví též i z pohledu IEC 61000-4-2, IEC 61000-4-4 nebo IEC 61000-4-5. Prvky v pouzdrech typu PowerSSO s 24 vývody, kde jen výstup OUT bude nakonec zabírat 16 pinů, si výrobce při odběru jednoho tisíce kusů cení přibližně na 3,5 dolaru. Podporovat je rovněž bude s vývojovými nástroji, jako jsou např. desky X-NUCLEO-OUT05A1 nebo X-NUCLEO-OUT06A1. Pokud jde o „Intelligent Power Switche“, zkráceně tedy naše IPS, celková nabídka společnosti STMicroelectronics zde pokrývá obě strany napájení, vyšší, ale i tu nižší [3]. Součástky na stejném čipu obecně zapracovaly jak řízení (log. rozhraní, budiče, diagnostika plus ochrany), tak i výkonový stupeň.

Obr. 3 Ukázka možného způsobu ovládání spínače a potažmo i zátěže s využitím optočlenů [2]

Obr. 4 S rychlým vývojem samozřejmě pomohou i příslušné desky [2]

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://newsroom.st.com/media-center/pressitem.html/n4448.html

[2] Obvody IPS1025H, https://www.st.com/en/power-management/ips1025h.html

[3] Intelligent Power Switches, www.st.com/ips