2557是带故障检测和休眠模式的受保护四低端驱动器

元器件信息   2022-11-22 09:19   176   0  

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A2557xB、A2557xEB和A2557xLB经过专门设计,可为每个通道提供高达300毫安驱动电流的继电器驱动应用提供经济高效的解决方案。在不考虑开启时间的应用中,它们也可用于驱动白炽灯。四个输出中的每一个都将在接通状态下下降300毫安。输出的最小击穿电压为60V,维持电压为40V。低功率睡眠模式在“使能低”或“所有输入低”的情况下启动。在此模式下,电源电流降至100微安以下。

每个通道的过电流保护都设计在这些设备中,并在标称500毫安下激活。它保护每个输出免受电源电压高达32伏的短路。当输出遭遇短路时,输出电流限制在500毫安电流钳位。此外,如果输出端存在过大电压,折叠电路会降低电流限制,并有助于将设备保持在其SOA(安全工作区)内。异或电路比较每个驱动器的输入和输出状态。如果检测到短路或开路负载情况,则单一故障输出开启(低激活)。UDx2547B/EB也有类似的设备,可用于1.3A的操作。

导致通道温度达到约165°C的连续或多个过载条件将导致受影响驱动器的输出电流额外线性下降。如果故障条件得到纠正,输出级将恢复到正常饱和状态。

零件号后缀的第一个字符决定设备的工作温度范围。后缀'S-'是标准-20°C至+85°C;后缀'E-'是-40°C至+85°C;后缀'K-'是工业温度范围-40°C至+125°C。封装后缀'-B'设备是16针电源下倾;后缀'-EB'设备是28引线电源PLCC;后缀'-LB'是16引线电源宽体SOIC,用于表面安装应用。所有包装均采用蝙蝠翼结构,以提供最大的包装功耗。

特征

每个通道300毫安输出电流;每个驱动器的独立过电流保护和热限制;输出电压为60V;输出SOA保护;开路或短路负载的故障检测电路;低静态电流睡眠模式;集成输出反激/钳位二极管;TTL和5V CMOS兼容输入。

*每个驱动器的输出电流限制在大约500毫安,如果尝试更高的电流,则结温限制。完整的零件号包括一个后缀,用于标识工作温度范围(E-、K-、或S-)和包装类型(-B、-EB或-LB)。始终按完整的零件号订购,例如A2557KLB。

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功能框图

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典型运行特性

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电路描述及应用

A2557低电流四电源驱动器提供与UDx2543/49/59设备相同的保护输出驱动器功能(并与之引脚兼容),结合类似于UDx2547的故障诊断方案,以及自动低电流睡眠模式功能。这些设备监测其输出是否存在故障(开路或短路)。对每个通道,输入和输出电平进行比较。如果这些值与预期值不同,则通过将常见故障输出拉低来标记故障状态。

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只有在ENABLE(启用)为high(高)时,故障输出才工作。通过使用阈值通常为2.5v的比较器监测OUTn终端来检测输出状态。为了检测开路输出,30μa的电流接收器将输出拉到比较器阈值以下。为确保正确的故障操作,需要大约1毫安的最小负载。当处于“睡眠”模式时,故障功能被禁用,即故障变高,30微安输出接收器关闭。故障输出是典型的60微安的开关电流接收器。

每个通道由一个TTL/CMOS兼容逻辑输入和一个公共使能输入组成。输入端的逻辑高将提供驱动以打开输出npn开关。每个输出都有一个电流限制电路,该电路通过检测输出开关发射器中的低值内部电阻器的电压降来限制输出电流。如果这个下降达到一个阈值,那么输出开关的基极驱动器将减小,以保持输出中的恒定电流。

为了使设备保持在其安全工作区(SOA)内,该输出电流限制进一步降低:

8226;如果输出装置中的功耗将局部结温度提高到165°C(标称)以上,以限制功耗(从而限制局部结温度)。由于每个通道都有自己的热限制电路,因此在输出通道之间提供了一些独立性,即一个通道可以在热降低电流限制下工作,而其他通道可以提供完全驱动能力。

•作为输出电压的函数。500毫安(标称)的全电流限值可达到大约VO=8伏;高于此限值时,在VO=32伏时线性降低至约350毫安。这有助于通过立即将峰值功率脉冲降低至高VO时的短路负载来改善SOA。

使能输入的逻辑低导致所有输出关闭,而不管输入端子的状态如何。此外,该设备将进入低静态电流“睡眠”模式,将ICC降低到100微安以下。如果将ENABLE设为高,并且任何输入变为高,则电路将“自动唤醒”。但是,如果设备已启用,但所有输入保持低,则电路仍处于“睡眠”模式。

所有输出都有内部反激二极管,在K端有一个公共阴极连接。

白炽灯驱动器

高白炽灯开启(在急流中)可能导致灯的可靠性差,并破坏半导体灯驱动器。当白炽灯最初打开时,冷灯丝的电阻最小,通常允许10到12倍的冲击电流。

加热(并联)或限流(串联)电阻器保护驱动器和指示灯,但分别在指示灯熄灭或点亮时使用有效功率。如果不考虑灯的开启时间(10 s of ms),可以在不需要加热或限流电阻器的情况下驱动稳态电流额定值高达300毫安的灯。

利用这些驱动器,在接通过程中,内部感测电阻器感测到大的冲激电流,减小到输出级的驱动电流,并且输出以线性模式工作,负载电流限制在大约500毫安。在灯预热过程中,灯丝电阻增大到最大值,输出驱动器进入饱和状态,对灯施加最大额定电压。

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感应负载驱动器

双(单极)步进电机(和其他感应负载)可以直接驱动。内部二极管通过抑制在关闭感应负载时发生的高压尖峰来防止对输出晶体管的损坏。对于快速电流衰减(快速关断速度),使用齐纳二极管将提高反激电压并改善性能。但是,峰值电压不得超过规定的最小维持电压(VSUPPLY+VZ+VF<VO(SUS))。

过流条件

如果负载短路或电机失速,负载电流将尝试增加。如上所述,到受影响输出级的驱动电流线性减小,导致输出线性化(将负载电流限制在约500毫安)。随着输出级结温的升高,热关机电路将关闭受影响的输出。如果故障得到纠正,输出驱动器将恢复到正常饱和状态。

故障诊断

故障输出需要上拉电阻器或电流源。这可以连接到以下电路所需的任何电源电平(在规范约束范围内)。对于5 V电源(即Vcc),应使用150 kΩ或更大的电压。由于故障诊断功能是指示任何通道的输出状态与输入状态何时不同,因此故障输出波形将明显地在显示故障状态的所有通道的组合占空比之后产生脉冲波形。因此,在应用程序中使用函数有两种基本方法:

•作为基于控制器的系统中的中断。如果系统有微控制器,则故障低会导致中断,然后启动一个诊断序列以查找罪魁祸首通道。此序列通常包括每次循环通过每个通道,同时监视故障输出。然后很容易确定哪个通道的输出有故障,以及它是如何发生故障的(即对电源短路、断路或对地短路)。然后,系统可以采取所需的任何措施,但可以继续运行剩余的“良好”信道,同时禁用故障信道的信号。

•作为简单的“常见”故障指示。如果系统中没有控制器,则可以将故障输出设置为(通过灯或LED等)指示四个通道上任何位置的故障情况。由于故障输出取决于输入和输出的状态(四种可能),但仅在其中两种状态上指示,因此故障输出的占空比将反映故障通道输入的占空比(或其逆占空比,取决于故障类型)。

在典型应用(50%占空比)中,一个简单的解决方案是使故障输出上的上拉电流远小于下拉电流(60微安),并添加一个电容器以给出比运行周期更长的时间常数。对于典型值,设备将产生连续的直流输出电平。需要调整组件值以适应不同的条件。

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在某些情况下,在负载开启和关闭转换时,可能会在故障输出上出现虚假故障:

•轻载关闭。在轻载条件下,输出级的关断延迟(见上述特性)增加,并可能导致几微秒的假故障输出(持续时间与关断延迟成正比)。由于很难在所有操作条件下定义这一点,如果特定应用对这类故障敏感,则通常建议在故障输出处包括一个小的(约0.01μF)平滑/存储电容器。

•白炽灯开启。如上所述,驾驶白炽灯丝会导致驾驶员在接通后的一段时间内在电流限制下工作。在此期间,将显示“故障”状态(过电流)。如上所述,该周期可为10 s ms。为避免出现这种指示,需要增加故障输出上的电容器,以提供适当的时间常数。或者,在基于微控制器的系统中,可以编写代码以在灯打开后的适当时间内忽略故障条件。

未连接的输出不能保证正确的故障操作-不应打开未使用的输出,或将未使用的输出拉高到>2.5 V,和/或将相关输入拉低。

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热因素

设备功耗可计算为:

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注-ICC也受占空比的调节,但对于大多数目的来说,这是一个合理的近似值。

然后可以使用以下方法将其与允许的封装功耗进行比较:

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其中Rθ表示为:

28引线PLCC(零件号后缀EB)=36oC/W

16针PDIP(零件号后缀B)=43oC/W

16引线SOIC(零件号后缀LB)=90-C/W

Rθ是在典型的双面印刷电路板上用最小的铜接地面积测量的。对于三种封装类型,从接头到电源片的热阻(Rθ)约为6°C/W,因此,通过在设备的电源片接地端子上增加一块印刷线路板铜(通常为6到18平方厘米)的面积,可以将功耗提高20%到30%。见应用注释29501.5,提高蝙蝠翼的功耗。

A2557EB、A2557KB和A2557SB的外形尺寸

尺寸单位:英寸(仅供参考)

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注:1、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

2、引线间距公差是非累积的

3、铅的厚度在座面或座面以下测量。

4、网状引线框架。导线4、5、12和13在内部是一体的。

A2557ELB、A2557KLB和A2557SLB的外形尺寸

尺寸单位:英寸(仅供参考)

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注:1、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

2、引线间距公差是非累积的

3、铅厚度在座面或座面以下测量。

4、网状引线框架。导线4、5、12和13在内部是一体的。

A2557EEB、A2557KEB和A2557SEB的外形尺寸

尺寸单位:英寸(仅供参考)

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注:1、在所示限制范围内,由供应商选择精确的车身和引线配置。

2、引线间距公差是非累积的

3、网状引线框架。导线5至11和19至25在内部为一体。











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