Se spínáním jde ruku v ruce i měření a diagnostika

Spínání může mít v elektronice nejrůznější podoby. V ideálním případě je pokaždé vyřešíme chytře a také spolehlivě. S novinkami od společnosti Diodes klidně i v automobilovém prostředí, zde konkrétně na vyšší straně napájení. Seznamte se, integrované obvody ZXMS81045SPQ coby první chráněné prvky IntelliFET™ takového druhu.

Pro LED, ale i žárovky

Spínání 12V uzemněných zátěží na vyšší straně napájení se zpětnou vazbou pro účely diagnostiky, zátěží, které mohou být obecně jak odporové, tak i kapacitní nebo indukční a hrozí u nich riziko v podobě vysokých nárazových proudů, jako jsou tradiční žárovky, motory apod., ale třeba jen potřeba kompaktní nízkopříkonové náhrady za mechanická relé, pojistky a další samostatné součástky – zde všude se uplatní drobné integrované novinky firmy Diodes vybavené řadou vlastních ochran z února letošního roku [1]. Součástky s poněkud krkolomným označením ZXMS81045SPQ jsou v základu tvořeny 41V polem řízeným tranzistorem FET s kanálem N, doplněným o další vlastní prvky zajišťující ochranu v případě zkratu a zvládající rovněž proudové špičky nebo zabezpečení v situacích provázených přepětím, včetně odlehčení zátěže.

To ale není zdaleka vše. Efektivně pracující součástka v pouzdrech typu SO-8EP s jedním kanálem o jmenovitém zatížení 4 A, osmi vývody a odhalenou funkční ploškou na své spodní straně rovněž pamatuje na překročení teploty s automatickým restartem či ochranu před elektrostatickými výboji ESD. A pokud si na pomoc vezmeme několik vnějších součástek, dokážeme správně uchopit i výpadek zemního spojení nebo hrozící přepólování baterie. Speciální vývod s označením IS pro snímání průtoku, který zde funguje jako diagnostický výstup, konečně zpřístupní přesné monitorování proudu tekoucího výstupem, a to analogovou cestou, včetně indikace poruchy, jako je zkrat vůči baterii nebo na zem či odpojení zátěže. Odhlédneme-li od stavů definovaných při přetížení nebo za splnění podmínek pro Shutdown, bude vývod IS v běžném provozu coby zrcadlo úměrně kopírovat výstup, tedy piny č. 6 až 8 spojené dohromady.

Obr. 1  Integrované obvody ZXMS81045SPQ od společnosti Diodes vystupují na pozici jednokanálového spínače pracujícího na vyšší straně napájení v pouzdrech typu SO-8EP a s vyvedenou ploškou pro účely chlazení, zatímco se pyšní nejen ochrannými, ale též i diagnostickými funkcemi [1]

Vedle samotného napájení, které uvažuje napěťový rozsah od 5 V až do 28 V (v maximu ještě o 13 V více), pak mají vývojáři k dispozici též i ovládání prostřednictvím pinu DEN (Diagnostic Enable) a samozřejmě řídicí vstup IN pro samotnou aktivaci výstupu. Pokud by ale neseděly počty, protože vývod č. 5 zde není zapojen (NC), pak vězte, že napájecí napětí VS, resp. kladný pól baterie, přivádíme právě k plošce EP. Nejvyšší odpor tranzistoru v sepnutém stavu činí 90 mΩ (Tj = +150 °C), maximální spotřeba systému v režimu Standby při pokojové teplotě pak 0,5 μA. Při odběru 2 500 kusů si pak výrobce celý jeden spínač cení na necelý dolar.

Obr. 2  Součástí vnitřní struktury je také diagnostický výstup sloužící ke snímání proudu, úměrně k podmínkám panujícím na zátěži. Přetížení, překročení teploty, zkratu či přerušenému spojení se zátěží pak odpovídá speciálně definovaný signál (Fault, [2])

Obr. 3  Příklad možného zapojení odkazuje na propojení s MCU, včetně jeho A/D převodníku [2]

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://www.diodes.com/about/news/press-releases/intelligent-high-side-switch-from-diodes-incorporated-enables-assured-automotive-system-reliability/

[2] Obvody ZXMS81045SPQ, https://www.diodes.com/part/view/ZXMS81045SPQ/