Интеллектуальные ключи International Rectifier
Интеллектуальные ключи или IPS (Intelligent Power Switches) имеют высокую плотность тока и несколько степеней защиты, благодаря чему их надежность при перегрузках и обратном включении гораздо выше по сравнению с обычными МОП-транзисторами (MOSFET). Они защищены от включения с обратной полярностью, перегрузок по току и напряжению и от перегрева кристалла. Диапазоны рабочих напряжений и токов интеллектуальных ключей оптимизированы для автомобильных приложений с напряжениями питания 12, 24 и 42 В. Управление ключами непосредственно от логических схем позволяет отказаться от дополнительных драйверов МОП-транзисторов. В силу этих и многих других достоинств, интеллектуальные ключи находят широкое применение в автомобильной электронике и промышленной технике.
Интеллектуальные ключи International Rectifier можно разделить на три группы:
- интеллектуальные ключи нижнего уровня;
- интеллектуальные ключи верхнего уровня;
- интеллектуальные ключи верхнего уровня с программируемой отсечкой тока.
Интеллектуальные ключи нижнего уровня
У интеллектуальных ключей нижнего уровня исток соединяется с общим силовым проводом, нагрузка подключается между стоком и шиной питания. Использование входа управления для диагностики корректности режимов работы ключа позволяет обойтись всего тремя выводами корпуса. Низкое количество выводов корпуса и простота схемы интеллектуальных ключей нижнего уровня позволяют снизить цену этих приборов. Типовая схема включения ключа нижнего уровня показана на рисунке 1.
Рис. 1. Типовая схема включения интеллектуального ключа нижнего уровня
Вход управления ключей этого типа одновременно является и входом диагностики рабочего состояния прибора по величине входного тока. Ключи этого класса защищены от перегрева кристалла (температура выключения 165°С), имеют оптимизированные длительности фронтов и спада импульсов для минимизации создаваемых электромагнитных помех, реализована функция активного ограничения тока (Active clamp). Максимальное значение ограничения тока у самых мощных ключей составляет 85 А. Низкий входной ток и совместимость с логическими уровнями позволяют упростить управление ключами от микроконтроллера и исключить дополнительные электронные компоненты. Разнообразие корпусов для интеллектуальных ключей нижнего уровня (типы корпусов приведены на рисунке 1) и широкий диапазон максимальных выходных токов позволяют сделать разработчику оптимальный выбор прибора. Основные параметры интеллектуальных ключей нижнего уровня сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Интеллектуальные ключи нижнего уровня International RectifierНиаменование | Корпус | Число входов | Rси(вкл), (мОм) | Uвых макс, (B) | Параметры защиты | |
---|---|---|---|---|---|---|
Iвыкл, (А) | Tвыкл, (C°) | |||||
IPS1011 | TO-220AB | 1 | 13 | 36 | 85 | 165 |
IPS1011R | D-Pak | 1 | 13 | 36 | 85 | 165 |
IPS1011RPBF | D-Pak | 1 | 13 | 36 | 85 | 165 |
IPS1011S | D2-Pak | 1 | 13 | 36 | 85 | 165 |
IPS1011SPBF | D2-Pak | 1 | 13 | 36 | 85 | 165 |
IPS1021R | D-Pak | 1 | 25 | 36 | 35 | 165 |
IPS1021RPBF | D-Pak | 1 | 25 | 36 | 35 | 165 |
IPS1021S | D2-Pak | 1 | 25 | 36 | 35 | 165 |
IPS1021SPBF | D2-Pak | 1 | 25 | 36 | 35 | 165 |
IPS1021 | TO-220AB | 1 | 25 | 36 | 35 | 165 |
IPS1021PBF | TO-220AB | 1 | 25 | 36 | 35 | 165 |
IPS1031 | TO-220AB | 1 | 50 | 36 | 18 | 165 |
IPS1031PBF | TO-220AB | 1 | 50 | 36 | 18 | 165 |
IPS1031R | D-Pak | 1 | 50 | 36 | 18 | 165 |
IPS1031S | D2-Pak | 1 | 50 | 36 | 18 | 165 |
IPS1042GPBF | SO-8 | 2 | 100 | 39 | 6 | 165 |
IPS1041RPBF | D-Pak | 1 | 100 | 39 | 6 | 165 |
IPS1041LPBF | SOT-223 | 1 | 100 | 39 | 6 | 165 |
IPS2041RPBF | D-Pak | 1 | 130 | 68 | 5 | 165 |
IPS2041LPBF | SOT-223 | 1 | 130 | 68 | 5 | 165 |
IPS1052GPBF | SO-8 | 2 | 250 | 39 | 2,8 | 165 |
IPS1051LPBF | SOT-223 | 1 | 250 | 39 | 2,8 | 165 |
Интеллектуальные ключи верхнего уровня
Чаще всего в автомобиле нагрузка подключается к общему силовому проводу («массе»). В этих случаях управлять нагрузкой удобно с помощью интеллектуальных ключей верхнего уровня. Типовая схема включения интеллектуальных ключей верхнего уровня на примере серии IPS60xx приведена на рисунке 2.
Рис. 2. Типовая схема включения интеллектуальных ключей верхнего уровня (серия IPS60xx)
Интеллектуальные ключи верхнего уровня International Rectifier имеют пять выводов (вход основной, вход диагностики, общий цифровой, вывод для подключения питания и выход). На рисунке 3 проиллюстрировано корректное соединение общего силового и общего цифрового проводников для исключения протекания тока нагрузки через цифровую землю, что предотвращает ложные срабатывания ключа.
Рис. 3. Корректное соединение общих проводников интеллектуальных ключей верхнего уровня
Дополнительный вход диагностики DG (diagnostics) позволяет контролировать состояние ключа во время работы и при включении. На примере интеллектуальных ключей верхнего уровня серии IPS60xx на рисунке 4 показаны режимы, диагностируемые ключами этой серии. Ключи этой серии способны определить обрыв (отключение) нагрузки, короткое замыкание выхода на общий провод или на шину питания, а также перегрев кристалла.
Рис. 4. Режимы диагностики интеллектуальных ключей серии IPS60xx
При случайном отключении цифрового общего провода интеллектуальный ключ автоматически переходит в аварийный режим работы и отключает нагрузку. Этот момент показан на рисунке 5. Резисторы Rdgp и Rвх ограничивают ток через микроконтроллер.
Рис. 5. Ограничение тока через микроконтроллер при обрыве общего цифрового провода
В интеллектуальных ключах верхнего уровня реализована защита от перегрева кристалла при резком увеличении выходного тока. Временные диаграммы, иллюстрирующие срабатывание защиты при превышении допустимой температуры кристалла показаны на рисунке 6.
Рис. 6. Ограничение тока в циклах перегрева у ключей верхнего уровня серии IPS60xx
В момент достижения кристаллом максимально допустимой температуры Тогр+ происходит отключение ключа от нагрузки. После снижения температуры до уровня Тогр- работоспособность ключа восстанавливается. Если перегрузка не устранена, то такие температурные циклы будут периодически повторяться, что показано на рисунке 6.
При перегрузке в ключах верхнего уровня реализовано активное ограничение тока. Это освобождает микроконтроллер от постоянного контроля работоспособности интеллектуального ключа. Однако необходимо учитывать, что при перегрузке по току транзистор переходит в линейный режим, и рассеиваемая на нем мощность может оказаться недопустимо большой. В документации для интеллектуальных ключей приводятся графики зависимости допустимой индуктивности нагрузки при максимальном токе (типовой график показан на рисунке 7). Типовые временные диаграммы, иллюстрирующие режим активного ограничения тока ключей серии IPS60xx приведены на рисунке 7.
Рис. 7. Активное ограничение тока в линейном режиме работы ключа (типовые графики)
Подробно все эти процессы рассмотрены в руководстве по применению AN-1117, которое можно легко найти на сайте производителя http://www.irf.com/ .
Подробно все эти процессы рассмотрены в руководстве по применению AN-1117, которое можно легко найти на сайте производителя .Основные параметры интеллектуальных ключей верхнего уровня приведены в таблице 2.
Таблица 2. Ключи верхнего уровня International RectifierНаименование | Корпус | Число входов | Rси(вкл), (мОм) | Uвых макс, (B) | Параметры защиты | |
---|---|---|---|---|---|---|
Iстаб, (А) | Tвыкл, (C°) | |||||
IPS6011RPBF | D-Pak-5 | 1 | 14 | 39 | 60 | 165 |
IPS6011PBF | TO-220FL | 1 | 14 | 39 | 60 | 165 |
IPS6011SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 14 | 39 | 60 | 165 |
IPS6021RPBF | D-Pak-5 | 1 | 30 | 39 | 32 | 165 |
IPS6021PBF | TO-220FL | 1 | 30 | 39 | 32 | 165 |
IPS6021SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 30 | 39 | 32 | 165 |
IPS6031PBF | TO-220FL | 1 | 60 | 39 | 16 | 165 |
IPS6031SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 60 | 39 | 16 | 165 |
IPS6031RPBF | D-Pak-5 | 1 | 60 | 39 | 16 | 165 |
IPS7081RPBF | D-Pak-5 | 1 | 70 | 70 | 5 | 165 |
IPS7081PBF | TO-220AB | 1 | 70 | 70 | 5 | 165 |
IPS7081SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 70 | 70 | 5 | 165 |
IPS7071GPBF | SO-8 | 1 | 110 | 70 | 5 | 165 |
IPS7091SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 120 | 70 | 5 | 165 |
IPS7091GPBF | SO-8 | 1 | 120 | 70 | 5 | 165 |
IPS7091PBF | TO-220AB | 1 | 120 | 70 | 5 | 165 |
IPS6041RPBF | D-Pak-5 | 1 | 130 | 39 | 7 | 165 |
IPS6041PBF | TO-220FL | 1 | 130 | 39 | 7 | 165 |
IPS6041GPBF | SO-8 | 1 | 130 | 39 | 7 | 165 |
IPS6041SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 130 | 39 | 7 | 165 |
Интеллектуальные ключи верхнего уровня с программируемой отсечкой тока
Интеллектуальные ключи этого типа позволяют разработчику устанавливать нужный ток ограничения при перегрузке, выбирая номинал резистора Rfb (fb = feedback - обратная связь), как показано на рисунке 8.
Рис. 8. Типовая схема включения интеллектуальных ключей верхнего уровня с программируемой отсечкой тока
При этом не требуются низкоомные прецизионные резисторы для датчика тока в выходной цепи. Ключи этого типа выпускаются в корпусах TO-220-5 и D2Pak-5. При срабатывании защиты (при перегреве или перегрузке по току) выходной транзистор выключается независимо от состояния ключа в данный момент времени. Минимальное значение тока отсечки составляет около 10 процентов от максимального уровня. Ключи также имеют активное ограничение тока, защиту от обратного включения источника питания, защиту от перегрева и от статического электричества. Структурная схема таких ключей показана на рисунке 9.
Рис. 9. Структурная схема интеллектуальных ключей с программируемой отсечкой тока
В интеллектуальных ключах с программируемой отсечкой тока реализована улучшенная функция защиты от перегрева под названием WAIT (ожидание, задержка включения). Временные диаграммы, иллюстрирующие работу функции WAIT в режиме перегрузки при длительных входных импульсах и относительно низкой частоте переключения, показаны на рисунке 10.
Рис. 10. Изменение температуры кристалла при длительных входных импульсах и низкой частоте переключения при отсутствии (а) и наличии (б) функции WAIT
При отсутствии функции WAIT температура кристалла может превысить максимально допустимое значение и достичь теплового пробоя (верхняя часть рисунка 10). Функция WAIT, реализованная с помощью таймера и логических элементов (рис. 9) обеспечивает задержку перезапуска ключа. Таким образом, транзистор получает дополнительное время на остывание, что исключает тепловое разрушение кристалла интеллектуального ключа.
Особенно наглядно работа функции WAIT проявляется в аварийном режиме при коротких входных импульсах и высокой частоте переключения (рис. 11).
Рис. 11. Изменение температуры кристалла при коротких входных импульсах и высокой частоте переключения при отсутствии (а) и наличии (б) функции WAIT
Схема WAIT обеспечивает пропуск нескольких импульсов в течение временного интервала, формируемого таймером и логическими схемами. Такая защита не исключает нарастания температуры кристалла до опасного значения, не допуская перегрева интеллектуального ключа.
Активное ограничение тока по функции аналогично ключам верхнего уровня без программируемой отсечки тока. Защита от статического электричества (ESD) и активная защита при аварийном обрыве нагрузки вносят свой вклад в обеспечение высокой надежности интеллектуальных ключей с программируемой отсечкой тока. Для реализации программируемой отсечки тока в ключах этого типа введены дополнительный МОП-транзистор и операционный усилитель для считывания выходного тока. Ток ограничения определяется номиналом резистора Rfb и коэффициентом усиления операционного усилителя в цепи обратной связи. Ключи с программируемой отсечкой тока дают разработчику дополнительные возможности для организации максимально защищенной схемы по сравнению с остальными сериями интеллектуальных ключей. Основные параметры ключей с программируемой отсечкой тока сведены в таблицу 3.
Таблица 3. Ключи верхнего уровня с программируемой отсечкой тока фирмы International RectifierНаименование | Корпус | Число входов | Rси(вкл), (мОм) | Uвых макс, (B) | Параметры защиты | Коэфф. ОС по току | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Iвыкл, мин, (А) | Iвыкл, макс, (А) | Твыкл, (С°) | ||||||
IR3313PBF | TO-220FL | 1 | 7 | 40 | 10 | 90 | 165 | 8800 |
IR3316S | D2-Pak -5 | 1 | 7 | 40 | 10 | 90 | 165 | 8800 |
IR3316SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 7 | 40 | 10 | 90 | 165 | 8800 |
IR3313S | D2-Pak -5 | 1 | 7 | 40 | 10 | 90 | 165 | 8800 |
IR3313SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 7 | 40 | 10 | 90 | 165 | 8800 |
IR3314SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 12 | 40 | 6 | 58 | 165 | 5300 |
IR3314PBF | TO-220FL | 1 | 12 | 40 | 6 | 58 | 165 | 5300 |
IR3315SPBF | D2-Pak -5 | 1 | 20 | 40 | 3 | 30 | 165 | 2800 |
IR3315PBF | TO-220FL | 1 | 20 | 40 | 3 | 30 | 165 | 2800 |
Рекомендуемые новые замены для интеллектуальных ключей International Rectifier предыдущих поколений
Технологии производства силовых МОП-транзисторов International Rectifier постоянно совершенствуются, выпускаются новые поколения ключей для замены IPS старых поколений. Желательно знать заранее о рекомендуемых заменах ключей предыдущих поколений, чтобы не быть застигнутыми врасплох, когда очень трудно и по высокой цене придется искать транзисторы старых серий. Переход на новые серии интеллектуальных ключей неизбежен, поэтому производитель в таблице 4 приводит рекомендуемые замены для старых серий. International Rectifier обращает особенное внимание на очень важный момент: замены необходимо рассматривать только в качестве рекомендуемых.
Таблица 4. Рекомендуемые производителем International Rectifier замены для IPS предыдущих поколенийНаименование | Rdson, (мОм) | Корпус | Рекомендуемая замена* |
---|---|---|---|
IPS0151 | 25 | TO-220 | IPS1021 |
IPS0151S | 25 | D2Pak | IPS1021S |
IPS021 | 150 | TO-220 | IPS1041 |
IPS021L | 150 | SOT-223 | IPS1041L/IPS2041L |
IPS021S | 150 | D2Pak | IPS1041S |
IPS022G | 2x150 | SO-8 | IPS1042G |
IPS031 | 60 | TO-220 | IPS1031 |
IPS031R | 60 | DPak | IPS1031R |
IPS031S | 60 | D2Pak | IPS1031S |
IPS041L | 500 | SOT-223 | IPS1051L |
IPS042G | 2х500 | SO-8 | IPS1052G |
IPS511G | 135 | TO-220 | IPS6041 |
IPS511G | 150 | SO-8 | IPS6041G/IPS7091G |
IPS511S | 135 | D2Pak | IPS6041S |
IPS521 | 80 | TO-220 | IPS6031 |
IPS521G | 100 | SO-8 | IPS6041G/IPS7081G |
IPS521S | 80 | D2Pak | IPS6031S |
IPS5451 | 25 | TO-220 | IPS6021 |
IPS5451S | 25 | D2Pak | IPS6021S |
IPS5751 | 25 | TO-220 | IPS6021 |
IPS5751S | 25 | D2Pak | IPS6021S |
IR3310 | 7 | TO-220 | IR3313 |
IR3310S | 7 | D2Pak | IR3313S |
IR3311 | 12 | TO-220 | IR3314 |
IR3311S | 12 | D2Pak | IR3314S |
IR3312 | 20 | TO-220 | IR3315 |
IR3312S | 20 | D2Pak | IR3315S |
*Внимание! Производитель рекомендует рассматривать замены только в качестве ориентировочных! Необходимо обязательно внимательно изучать документацию (datasheets) на исходный компонент и рекомендуемую для него замену из этой таблицы |
Разработчик должен обязательно убедиться на 100 процентов в том, что рекомендуемая замена полностью удовлетворяет его требованиям.
Литература
(вся информация для статьи взята с сайта International Rectifier http://www.irf.com/ ):
1. Fabio Necco «Features of the Low-Side Family IPS10xx»
2. David Jacquinod, Fabio Necco «Features of the High-Side Family IPS60xx»
3. David Jacquinod «Current Sensing High-Side Switch - P3»
4. Datasheets для рассматриваемых в статье интеллектуальных ключей.
Qikiterast пишет... Авторский проект Тут Дело - "8 Навыков Биржевого Спекулянта" - TutDelo.ru
10/02/2016 12:13:45 |
Qikiterast пишет... Работа и подработка в такси на своей машине. Подключение к Яндекс Такси, UBER (Убер) без посредников в Москве. Заработок в день обращения. Оформляем Разрешение (Лицензия) такси в Москве и МО бесплатно. Работа в такси на своем автомобиле - это выгодно! Наш сайт http://gor-taxi.ru/
17/02/2016 12:19:16 |
Qikiterast пишет... Топ 10 казино - лучшие казино игровые автоматы. На нашем сайте вы без труда сможете выбрать надёжное казино онлайн, почитать отзывы игроков, а также поиграть в игровые автоматы бесплатно - без регистрации и смс. Гарантия 100%. Наш сайт http://10-bests-casino.com/
21/02/2016 22:56:01 |
Qikiterast пишет... Ремонт складов и цехов в Санкт-Петербурге. Ремонт производственных помещений, магазинов, терминалов. Отделка цехов,складов. Жидкая теплоизоляция. Капитальный ремонт коммерческих помещений. Наш сайт https://remont-zehov.ru/ 04/03/2016 14:24:21 |
Qikiterast пишет... Электронная библиотека http://zolotyeknigi.ru/ Ищите что почитать, тогда Вам к нам.
02/04/2016 22:01:54 |
Qikiterast пишет... На сайте публикуются рецепты народной медицины, которые могут помочь там, где официальная медицина бессильна.
14/05/2016 13:46:54 |
Qikiterast пишет... НАРКОЛОГИЧЕСКАЯ КЛИНИКА
21/05/2016 09:14:29 |
Qikiterast пишет... Каталог бесплатных объявлений о покупке, продаже, аренде или обмену услуг, вещей, автомобилей и недвижимости http://www.burmar.ru/ ≈ меняйся с нами. Если вам нужно продать товар или найти его, то вам прямиком заходить на наш сайт. 28/05/2016 14:29:55 |
Qikiterast пишет... Производство дверей "DOOR8" с 2001 года производит межкомнатные двери оптом и входные металлические двери оптом для строительства жилых и муниципальных объектов, на оборудовании, которое позволяет изготавливать двери готовые к установке с врезкой замков, петель и заусовкой коробок. Двери в комплекте предназначены для сокращения времени установки в условиях стройки. Отделка дверей и наполнение подбираются в соответствии с требованиями заказчика.
01/06/2016 09:49:53 |
Unvinaimba пишет... Мы помогаем людям максимально экономить энергоресурсы,
25/07/2016 14:41:07 |
Unvinaimba пишет... Торговля запчастями и расходными материалами для иномарок.
30/08/2016 14:08:06 |
Unvinaimba пишет... Компания "Страна Карт". Вы можете заказать изготовление и производство пластиковых карт: дисконтных, бонусных, транспортных, ключ-карты для гостиниц,
10/11/2016 16:09:16 |
Unvinaimba пишет... Компания <Картель>. Вы можете заказать изготовление, производство и печать пластиковых карт:
08/12/2016 23:35:20 |
Unvinaimba пишет... В период с 25 декабря по 15 февраля будет проходить акция по розыгрышу 1 миллиона долларов,
22/12/2016 22:55:21 |
виктор пишет... Добрый день. Я хорошо знаю это казино, так как около года в нем играю. Преимущество его состоит в том что они каждый квартал проводят турниры по розыгрышу от 10000 до 1000000 $. Кстати весной в данном турнире я выиграл 140000 $. Приобрел новое авто. Кстати даже без турниров я играл в рулетку голд сделал депозит в размере 100 $ через получаса на моем счету было 1000 $. Так что желаю всем приятной игры. 28/12/2016 09:12:34 |
Unvinaimba пишет... Недвижимость на Лазурном берегу Франции и в Монако.
24/01/2017 15:14:25 |
Unvinaimba пишет... Компания <Империя Карт>. Офсетная печать. Вы можете заказать изготовление,
03/02/2017 14:35:40 |
Unvinaimba пишет... Компания RFID-CARDS. Вы можете заказать производство
02/03/2017 17:39:07 |
Unvinaimba пишет... Копирование автомобильных и мотоциклетных ключей.
16/03/2017 22:06:49 |
Unvinaimba пишет... У нас Вы можете заказать как средства для похудения,
18/03/2017 16:34:04 |
Unvinaimba пишет... Мы являемся информационным порталом, который всегда будет
21/03/2017 14:42:40 |
Iuveinkelo пишет... "Агентство переводов "Весь мир" - профессиональные языковые переводы
23/06/2017 12:56:24 |
Bwiilefelp пишет... Уважаемые дамы и господа !
29/04/2018 13:57:42 |
slotofan пишет... Не знаю как вы, я люблю иногда с пользой время провести и еще на этом заработать. ДЛя этого можно к примеру поиграть в казино на деньги. Только помните, оно должно быть лицензионное. Советую смотреть тут http://casino-rating-online.ru 26/09/2018 19:05:11 |
Jasonbluexnox пишет... Здравствуйте !
06/02/2019 04:26:56 |
WillieCeact пишет... Здравствуйте!
09/02/2019 16:33:21 |
Алексей пишет... Перезвоните мне пожалуйста по номеру 8(962)685-78-93 Антон. 05/06/2019 22:28:52 |
Антон пишет... Перезвоните мне пожалуйста 8(812)642-29-99 Антон. 11/06/2019 22:59:36 |
Антон пишет... Перезвоните мне пожалуйста 8(812)642-29-99 Антон. 11/06/2019 23:04:39 |
Антон пишет... Перезвоните мне пожалуйста по номеру 8(921)740-47-60 Антон. 22/07/2019 10:06:52 |
Алексей пишет... Перезвоните мне пожалуйста 8(953)367-35-45 Антон. 28/07/2019 16:51:08 |
Вячеслав пишет... Перезвоните мне пожалуйста 8 (962) 685-78-93 Вячеслав. 31/08/2019 12:51:05 |
Сергей пишет... Перезвоните мне пожалуйста 8 (921) 930-64-55 Сергей. 09/09/2019 05:02:04 |
Евгений пишет... Перезвоните мне пожалуйста по номеру. 8 (900) 629-95-38 Евгений. 04/10/2019 20:26:34 |
Евгений пишет... Перезвоните мне пожалуйста по номеру. 8 (952) 275-09-77 Евгений. 11/10/2019 15:30:37 |
EverettHaf пишет... Официальный сайт Государственного Военного госпиталя Китая.
26/04/2022 13:50:45 |
Ваш комментарий к статье | ||||