Überlast- und Kurzschlussmanagement
Schutzvorkehrungen gegen Kurzschlüsse und Überströme sind ein wesentliches Merkmal integrierter High-Side-Treiber. Im Fall eines Kurzschlusses (zur Masse) begrenzt der aktive Ausgang den Strom auf einen Wert ILIM von ca. 4 A (Bild links unten).
Spricht die Strombegrenzung an, arbeitet der Treiber im linearen Modus, was eine erhebliche Erwärmung zur Folge hat. Immerhin beträgt die Verlustleistung im Fall eines harten Kurzschlusses zur Masse 100W. Sobald die Temperatur der Ausgangsstufe durch den Kurzschluss einen Wert von ca. 170°C erreicht, spricht der eingebaute Überhitzungsschutz an, wodurch der Ausgang automatisch deaktiviert wird, damit er sich wieder abkühlen kann. Die Hysterese bis zum erneuten Einschalten beträgt 15°C. Die Überhitzung des Chips wird dem Mikrocontroller über den Diagnose-Pin gemeldet (rote Kurve im Bild links unten).
In bestimmten Anwendungen, wie etwa in dicht gepackten Modulen mit mehreren Kanälen und geringer zulässiger Verlustleistung, wird die gerade beschriebene konventionelle Methode den Anforderungen nicht gerecht. Der IPS160HF verfügt deshalb über eine Cut-off-Funktion, mit deren Hilfe der Ausgang deaktiviert werden kann, wenn die Strombegrenzung für eine bestimmte Zeitspanne aktiv ist – also noch bevor es tatsächlich zu einer Überhitzung kommt. Hierdurch wird die überlastungsbedinget Verlustleistung deutlich verringert. Die Dauer der Cut-off-Zeitspanne wird durch die Kapazität des externen Kondensators festgelegt. Auf dem Referenz-Board wird diese Funktion aktiv gesteuert und kann somit genutzt werden, um das Verhalten des Systems unter bestimmten Einsatzbedingungen bei laufendem Betrieb zu anzupassen.