أخبار التكنولوجيا

تطبيقات PowerMUX وOR’ing – أخبار إلكترونيات الطاقة

 

إذا كان التطبيق يتطلب مصدرين أو أكثر للطاقة، فإنه يتطلب حل تبديل. بدون مفتاح الحمل، هناك خطر انقطاع التيار الكهربائي، وقصر الدائرة، وفقدان الطاقة. ترتبط هذه المشكلة بجميع الأجهزة المحمولة تقريبًا التي تحتوي على بطارية داخلية وموصل USB للشحن. هناك حاجة للتبديل بين البطارية ومصدر الطاقة الخارجي. للقيام بذلك، يتم استخدام أجهزة PowerMUX (مضاعف الطاقة) عادةً.

يوضح هذا المقال حل تطبيقي للتبديل اليدوي والأوتوماتيكي بين مصدرين للطاقة باستخدام أجهزة High Voltage GreenFET™ SLG59H1401C أو SLG59H1403C من Renesas. والفرق الرئيسي بين SLG59H1401C وSLG59H1403C هو نطاق الجهد التشغيلي الأقصى: حتى 6 فولت لـ SLG59H1401C وحتى 22 فولت لـ SLG59H1403C.

المفهوم العام لـ Power MUX

تعد أجهزة مضاعفة الطاقة أو PowerMux أجهزة توفر انتقالًا سلسًا بين مدخلين أو أكثر للطاقة. تُستخدم عادةً في تطبيقات مثل أجهزة الكمبيوتر والكاميرات الرقمية وأجهزة المودم والهواتف المحمولة وما إلى ذلك. كما يمكن استخدامها في أنظمة إدارة البطاريات وأنظمة واجهة الطاقة الطرفية.

بشكل عام، تقوم أجهزة PowerMux بالتبديل بين مصدرين للطاقة للإدخال إلى سكة إمداد إخراج مشتركة وبالتالي توفير إمداد مستمر للجهاز. يوضح الشكل 1 مخطط كتلة مبسط لـ PowerMux.

الشكل 1: مخطط كتلة مبسط لـ Power Mux

من وجهة نظر تقنية، يتم تنفيذ PowerMux عادةً عن طريق التحكم في مقاومة RDSON الخاصة بـ MOSFET لأن MOSFETs لها عزل عالي، وهو أمر مهم لمنع التغذية العكسية للطاقة بين مدخلين. من وجهة نظر التحكم، يمكن اختيار سكة الطاقة الناتجة يدويًا أو تلقائيًا. PowerMux اليدوي هو الذي يتم فيه التحكم في كل مسار بشكل فردي بواسطة إشارة خارجية (منطق أو متحكم دقيق). يظهر مثال على PowerMux اليدوي مع مدخلين تمكين في الشكل 2 ويتم استخدام هذه الطريقة بشكل عام عندما يكون هناك متحكم دقيق يمكنه تحديد الظروف التي يتم فيها تمكين كل مدخل. يمكن استخدام أجهزة Renesas SLG59H1401C وSLG59H1403C بسهولة في تطبيقات PowerMux، ويتم وصف تشغيلها بالتفصيل أدناه.

الشكل 2: PowerMux اليدوي
الشكل 2: PowerMux اليدوي

مقدمة عن SLG59H1401С و SLG59H1403C

تم تصميم SLG59H 40 С و SLG59H 403C خصيصًا لتطبيقات R’ing أو Power MX اليدوية. تحتوي الأجزاء على مفتاحي حمل مصنفين بـ 3 أمبير بمخرج مشترك مناسبين لمجموعة متنوعة من الأنظمة التي تحتوي على مصادر طاقة متعددة من 2.8 فولت وحتى 6 فولت لـ SLG59H 40 С وحتى فولت لـ SLG59H 403С. ستكتشف الأجهزة تلقائيًا وتختار وتنتقل بسلاسة بين المدخلات المتاحة. بالإضافة إلى ذلك، يُسمح أيضًا بالتبديل اليدوي بين قضبان الطاقة. يظهر تكوين الدبوس لـ SLG59H 40 С و SLG59H 403C في الشكل 3.

الشكل 3: تكوين الدبوس لـ SLG59H1401С و SLG59H1403C
الشكل 3: تكوين الدبوس لـ SLG59H1401С و SLG59H1403C

توفر القائمة التالية مزيدًا من التفاصيل حول وظيفة كل دبوس:

− دبوس IN1 و IN2 هما طرفا الإدخال لقناة مفتاح الحمل والقناة 2 على التوالي. يجب تصنيف المكثفات في IN1 و IN2 بجهد أعلى من أقصى جهد إدخال موجود على الإطلاق لكل قناة على التوالي.
− دبوس OUT هو طرف الإخراج للجهاز.
− دبوس GND هو اتصال أرضي. قم بتوصيل هذا الدبوس بمستوى الأرض التناظري للنظام أو مستوى الطاقة.
− دبوس PR هو مدخل تناظري يضبط الأولوية على القناة 1. تتم مقارنة PR بجهد المرجع الداخلي VREF. قم بالتوصيل بـ GND إذا لم يكن مطلوبًا.
− دبوس SEL هو مدخل تناظري مخصص لتجاوز الأولوية وتحديد IN2 يدويًا. تتم مقارنة SEL بجهد المرجع الداخلي VREF. قم بالتوصيل بـ GND إذا لم يكن مطلوبًا.
− دبوس OV1 (الجهد الزائد) و OV2 هما مدخلان تناظريان يتم استخدامهما مع مقسم مقاوم خارجي لكل دبوس لتعيين عتبة الجهد الزائد للقناة 1 والقناة 2 على التوالي. يتم مقارنة OV1 وOV2 بجهد مرجعي داخلي VREF. إذا كان VOV1 ≥ VREF أو VOV2 ≥ VREF، يتم إيقاف تشغيل القناة 1 أو القناة 2 وتعود إلى التشغيل الطبيعي بمجرد أن يكون VOV1 < VREF أو VOV2 < VREF. يتم التوصيل بـ GND إذا لم يتم استخدامه.
− دبوس ILIM مخصص لمستوى حد التيار. يحدد المقاوم ذو التسامح 1% المتصل بين ILIM وGD حد التيار النشط لمفتاح الحمل لكلا القناتين. يرجى الرجوع إلى قسم ضبط حد التيار النشط لـ SLG59H 40 C’s وSLG59H 403C’s في أوراق البيانات.
− يجب توصيل دبوس SS بمكثف سطحي خزفي عازل مستقر ومنخفض ESR، متصل بـ GND. يضبط هذا المكثف معدل انحدار VOUT ووقت التشغيل الإجمالي لأجزاء SLG59H1401C وSLG59H1403C.
− ST هو خرج LOW نشط مفتوح التصريف يوضح القناة التي تم اختيارها. عند تأكيد HIGH، يتم تحديد IN1. عند تأكيد LOW، يتم تحديد IN2. قم بالتوصيل بـ GND إذا لم يكن ذلك مطلوبًا. لمزيد من الخصائص الكهربائية، يرجى الاطلاع على أوراق بيانات SLG59H 40 С وSLG59H 403C.

استخدام SLG59H1401С وSLG59H1403C في تطبيقات PowerMUX

عند استخدام SLG59H1401C أو SLG59H1403C في تطبيق اختيار سكة الطاقة اليدوي، يجب تطبيق جهد خارجي VPR > VREF عند دبوس PR. عادةً ما يتم توصيل PR بـ IN1 باستخدام مقسم مقاوم خارجي لتوفير مستوى منطقي مرتفع مستقر، ولمنع التبديل التلقائي للإخراج إلى جهد أعلى عندما يكون VSEL < VREF. إذا كان VPR > VREF وVSEL < VREF، فسيتم تحديد IN1 على الإخراج ومن خلال تبديل VSEL > VREF، سيتم تحديد IN2 على الإخراج.

يمكن تكوين OV1 وOV2 باستخدام المقاومات الخارجية المتصلة بـ IN1 وIN2 على التوالي لتوفير الحماية من الجهد الزائد بشكل إضافي.

يتم استخدام مقسم الجهد النموذجي، الموضح في الشكل 4، لتعيين عتبة الجهد الزائد لمستويات OV1 وOV2 و
VPR وVSEL.

الشكل 4: مخطط مقسم الجهد
الشكل 4: مخطط مقسم الجهد

لحساب مقسم الجهد، استخدم المعادلة أدناه:

حلول تطبيقات PowerMUX وOR’ing

أين:

R1 – قيمة المقاومة المحسوبة بالكيلو أوم.
R2 – المقاومة قريبة من الأرض. قيمة R الموصى بها هي 5 كيلو أوم.

VIN[1,2] – جهد VIN1 أو VIN2 الذي يجب تشغيل الحماية عنده؛
VREF – مرجع الجهد الداخلي لدبابيس OV1 وOV2 وPR وSEL. VOV[1,2] وVPR وVSEL –
مرجع الجهد الداخلي لدبابيس OV1 وOV2 وPR وSEL. بناءً على ورقة البيانات، القيمة النموذجية هي 1.06 فولت.

ملاحظة: في حالة استخدام SLG59H1403C في تطبيقات 22 فولت، يرجى التأكد من أنه أثناء حدث OVP، لا يتجاوز الجهد على دبابيس OV1 وOV2 وPR وSEL التقييمات القصوى المطلقة.

يمكن سحب دبوس ST إلى الأعلى باستخدام مقاوم لتوفير تغذية مرتدة حول حالة النظام. إذا كانت الإشارة على دبوس ST عالية، فسيكون IN1 عند الخرج، أو يكون الخرج Hi-Z. إذا كانت إشارة ST منخفضة، فسيكون IN2 عند الخرج. توضح لقطات نطاق التطبيق التالية أدناه سلوك التحويل لجهاز SLG59H1401C لـ VIN1 = 5 فولت، وVIN2 = 3.3 فولت. يتم ضبط عتبات الجهد الزائد لـ OV1 عند 5.74 فولت، ويتم ضبط OV2 عند 3.74 فولت. يوضح الشكل 5 مخطط توصيل نموذجي لهذه الظروف.

الشكل 5: مخطط اتصال لاستخدام SLG59H1401С في تطبيقات PowerMUX
الشكل 5: مخطط اتصال لاستخدام SLG59H1401С في تطبيقات PowerMUX
الشكل 6: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 5 فولت، VIN2 = 3.3 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = منخفض، SEL = منخفض → مرتفع، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 6: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 5 فولت، VIN2 = 3.3 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = منخفض، SEL = منخفض → مرتفع، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 7: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 5 فولت، VIN2 = 3.3 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = منخفض، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 7: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 5 فولت، VIN2 = 3.3 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = منخفض، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF

توضح لقطات نطاق التطبيق المشابهة أدناه سلوك التحويل لجهاز SLG59H1401C لـ VIN1 = 3.3 فولت، وVIN2 = 5 فولت. يتم ضبط عتبات الجهد الزائد لـ OV1 عند 3.74 فولت، ولـ OV2 عند 5.74 فولت. يوضح الشكل 8 مخطط توصيل نموذجي لهذه الظروف.

الشكل 8: مخطط توصيل لاستخدام SLG59H1401С في تطبيقات PowerMUX لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت وإعدادات حماية الجهد الزائد عند OV1 = 3.74 فولت، OV2 = 5.74 فولت
الشكل 8: مخطط توصيل لاستخدام SLG59H1401С في تطبيقات PowerMUX لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت وإعدادات حماية الجهد الزائد عند OV1 = 3.74 فولت، OV2 = 5.74 فولت
الشكل 9: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = منخفض → مرتفع، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 9: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = منخفض → مرتفع، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 10: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 10: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
الشكل 11: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF (عرض ممتد)
الشكل 11: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF (عرض ممتد)

When a wider input voltage range is required for the PowerMUX application SLG59H1403C should be used. Similar application scope shots below demonstrate the switchover behavior of the SLG59H1403C device for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V. Overvoltage thresholds for OV1 are set at 14.2 V, and for OV2 are set to 21 V. A typical connection diagram for these conditions is illustrated in Figure 12 and switchover waveforms are shown in Figure 13, Figure 14, and Figure 15. Please note that in this connection diagram logic High is applying to the PR pin from the external pull-up resistor and not through IN1 like in SLG59H1401C Diagram. This is because the Absolute Maximum input voltage of the PR pin is 6 V.

الشكل 12: مخطط توصيل لاستخدام SLG59H1403С في تطبيقات PowerMUX لـ VIN1 = 12 فولت، VIN2 = 20 فولت وإعدادات حماية الجهد الزائد عند OV1 = 14.2 فولت، OV2 = 21 فولت
Figure 12: Connection diagram of using SLG59H1403С in PowerMUX applications for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V and overvoltage protection settings at OV1 = 14.2 V, OV2 = 21 V
الشكل 13: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 12 فولت، VIN2 = 20 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = منخفض → مرتفع، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
Figure 13: Switchover operation waveform for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V, CSS = 220 nF, PR = High, SEL = Low → High, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
الشكل 14: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 12 فولت، VIN2 = 20 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF
Figure 14: Switchover operation waveform for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V, CSS = 220 nF, PR = High, SEL = High → Low, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
الشكل 15: شكل موجة عملية التحويل لـ VIN1 = 12 فولت، VIN2 = 20 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، PR = مرتفع، SEL = مرتفع → منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF (عرض ممتد)
Figure 15: Switchover operation waveform for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V, CSS = 220 nF, PR = High, SEL = High → Low, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)

Using SLG59H1401С and SLG59H1403С in PowerMUX applications with priority

In some applications, there is the main power rail and a backup power rail. Sometimes input voltage from the main power rail may not completely disappear but slightly be out of range and in this case system itself must switch to a backup power rail without interrupting the whole device operation and once the main power rail becomes valid again, the system should recover to that power rail automatically.

SLG59H1401C and SLG59H1403C device support such operation mode. The main and lower voltage level power rail should be connected to the IN1 input. Through an external voltage divider connected to the PR pin, a low voltage threshold for VIN1 can be set. If VSEL = 0 V and VPR > VREF then IN1 will be selected on output and if VPR < VREF then the backup input IN2 will be on output. Anytime, if VSEL manually set > VREF, then IN2 will be on output as well.

Note: when VPR < VREF and VSEL < VREF, SLG59H1401C and SLG59H1403C will operate in VCOMP mode, and the highest voltage level power rail will be on output. If both input voltages are equal, priority will be on the IN2 power rail. Also make sure that the voltage on the OV1, OV2, PR, and SEL pin is not higher than the absolute maximum rating.

A typical connection diagram for this operation mode is illustrated in Figure 16 and its typical switchover
behavior for VIN1 = 3.3 V and VIN2 = 5.5 V is illustrated in Figure 17 and Figure 18. Overvoltage thresholds for OV1 are set at 3.74 V, and for OV2 are set to 5.74 V.

الشكل 16: مخطط اتصال لاستخدام SLG59H1401С في تطبيقات PowerMUX ذات الأولوية
Figure 16: Connection diagram of using SLG59H1401С in PowerMUX applications with priority
الشكل 17: شكل موجة عملية التحويل عندما ينخفض ​​VIN1 من 3.3 فولت إلى 0 فولت وVIN2 = 5 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وSEL = منخفض، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 2 μF
Figure 17: Switchover operation waveform when VIN1 is falling from 3.3 V to 0 V and VIN2 = 5 V, CSS = 220 nF, SEL = Low, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
الشكل 18: شكل موجة عملية التحويل عندما ينخفض ​​VIN1 من 3.3 فولت إلى 0 فولت وVIN2 = 5 فولت، CSS = 220 نانوفاراد، SEL = منخفض، RLOAD = 100 Ω، CLOAD = 2 μF (عرض ممتد)
Figure 18: Switchover operation waveform when VIN1 is falling from 3.3 V to 0 V and VIN2 = 5 V, CSS = 220 nF, SEL = Low, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)

When PowerMUX applications with priority required from 2.8 V to 22 V voltage range the Renesas’ SLG59H 403С should be used. A typical connection diagram for this operation mode is illustrated in Figure 19 and its typical switchover behavior for VIN1 = 12 V and VIN2 = 20 V is illustrated in Figure 20 and Figure 21. The threshold level for PR is 10 V and Overvoltage thresholds for OV1 are set at 14.2 V, and for OV2 are set to 21 V.

الشكل 19: مخطط اتصال لاستخدام SLG59H1403С في تطبيقات PowerMUX ذات الأولوية
Figure 19: Connection diagram of using SLG59H1403С in PowerMUX applications with a priority
الشكل 20: شكل موجة عملية التحويل عندما ينخفض ​​VIN1 من 12 فولت إلى 0 فولت وVIN2 = 20 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وSEL = منخفض، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 2 μF
Figure 20: Switchover operation waveform when VIN1 is falling from 12 V to 0 V and VIN2 = 20 V, CSS = 220 nF, SEL = Low, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
الشكل 21: شكل موجة عملية التحويل عندما ينخفض ​​VIN1 من 12 فولت إلى 0 فولت وVIN2 = 20 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وSEL = منخفض، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 2 μF (عرض ممتد)
Figure 21: Switchover operation waveform when VIN1 is falling from 12 V to 0 V and VIN2 = 20 V, CSS = 220 nF, SEL = Low, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)

OR’ing Concept

In the event, that a power rail to the system from two power supplies should be chosen automatically when one of the power rail fails, an OR`ing application function is used. Unlike the Power Mux system, switching between power supplies occurs automatically without using a microcontroller or other digital control signals.

The minimum requirement for such a system is reverse current blocking for each input path to prevent current flow into the power supply with lower voltage. This can be accomplished using any combination of diodes or ICs which behave like a diode (such as an ideal diode controller). A simple realization of such an OR’ing solution is illustrated in Figure 22.

حلول تطبيقات PowerMUX وOR’ing
Figure 22: Simple OR`ing concept realization

A Schottky or silicon diode will result in a voltage drop of around 0.3 V or 0.6 V, respectively. Using an ideal diode controller will result in a much lower voltage drop and there will be a parasitic body diode that will block reverse current when the switch detects reverse current or is disabled.

Using SLG59H1401С and SLG59H1403С in OR’ing applications

In this case, SLG59H1401C or SLG59H1403C is configured for R’ing two power rails and if both of them are valid, then the higher voltage is passed to the output. If one of the power rails suddenly disappears, then the output is automatically switched to the other available power rail. If both power rails have equal voltage levels, then based on the VCOMP spec, IN2 has a higher priority and will be switched to OUT. If VIN2 falls below the VCOMP Hysteresis threshold, then IN1 will switch back to OUT. A typical VCOMP priority source selection diagram is illustrated in Figure 23 while actual VCOMP and Hysteresis values are provided in the EC table of SLG59H1401C and SLG59H1403C datasheets. The easiest way to set part in R’ing mode is PR and SEL pins should be connected to GND.

Similarly, as for PowerMux mode, OV1 and OV2 with external resistors connected to IN1 and IN2
respectively can be configured to additionally provide overvoltage protection.

The ST pin can be pulled high with a resistor to provide feedback on the status of the system. If the ST pin is high, IN1 is on the output, or the output is Hi-Z. If the ST pin is low, IN2 is on the output.

Figure 23: VCOMP Priority Source Selection diagram
Figure 23: VCOMP Priority Source Selection diagram

A typical connection diagram for using SLG59H1401C in the OR’ing application is illustrated in Figure 24 while its typical switchover behavior for VIN1 = 3.3 V and VIN2 = 5.5 V is illustrated in Figure 25. Overvoltage thresholds for OV1 are set at 3.74 V, and for OV2 are set to 5.74 V.

Figure 24: Connection diagram of using SLG59H1401С in OR'ing applications for VIN1 = 3.3 V, VIN2 = 5 V and overvoltage protection settings at OV1 = 3.74 V, OV2 = 5.74 V
Figure 24: Connection diagram of using SLG59H1401С in OR’ing applications for VIN1 = 3.3 V, VIN2 = 5 V and overvoltage protection settings at OV1 = 3.74 V, OV2 = 5.74 V
Figure 25: Higher voltage level priority turn-on operation waveform for VIN1 = 3.3 V, VIN2 = 5 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 25: Higher voltage level priority turn-on operation waveform for VIN1 = 3.3 V, VIN2 = 5 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF

Similar connection diagram for using SLG59H1401C in OR’ing application but for VIN1 = 5 V and VIN2 = 3.3 V is illustrated in Figure 26 and its typical switchover behavior is illustrated in figures from Figure 27-32. Overvoltage thresholds for OV1 are set at 5.74 V, and for OV2 are set at 3.74 V.

Figure 26: Connection diagram of using SLG59H1401С in OR'ing applications for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V and overvoltage protection settings at OV1 = 5.74 V, OV2 = 3.74 V
Figure 26: Connection diagram of using SLG59H1401С in OR’ing applications for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V and overvoltage protection settings at OV1 = 5.74 V, OV2 = 3.74 V
Figure 27: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied after first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 27: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied after first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 28: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied after first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 28: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied after first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 29: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied before first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 29: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied before first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 30: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied before first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 30: Higher voltage level priority operation waveform when VIN1 is applied before first SS rise is done for VIN1 = 5 V, VIN2 = 3.3 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 31: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 3.3 V to 0 V and VIN1 = 5 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 31: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 3.3 V to 0 V and VIN1 = 5 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 32: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 3.3 V to 0 V and VIN1 = 5 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)
Figure 32: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 3.3 V to 0 V and VIN1 = 5 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)

For applications that require a voltage range from 2.8 V to 22 V Renesas’ SLG59H1403C should be used. A typical connection diagram for this part is illustrated in Figure 33 while its typical switchover behavior for VIN1 = 12 V and VIN2 = 20 V is illustrated in Figure 34, Figure 35, and Figure 36. Overvoltage thresholds for OV1 are set at 14.2 V, and for OV2 are set at 21 V.

Note: For SLG59H1403C it is not necessary to wait until the SS pin goes down before applying a second voltage to get a soft start during switchover.

Figure 33: Connection diagram of using SLG59H1403С in OR'ing applications for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V and overvoltage protection settings at OV1 = 14.2 V, OV2 = 21 V
Figure 33: Connection diagram of using SLG59H1403С in OR’ing applications for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V and overvoltage protection settings at OV1 = 14.2 V, OV2 = 21 V
Figure 34: Higher voltage level priority turn-on operation waveform for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 34: Higher voltage level priority turn-on operation waveform for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 35: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 20 V to 0 V and VIN1 = 12 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 35: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 20 V to 0 V and VIN1 = 12 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
Figure 36: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 20 V to 0 V and VIN1 = 12 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)
Figure 36: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 20 V to 0 V and VIN1 = 12 V, SEL = Low, PR = Low, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF (extended view)

Using SLG59H1401С and SLG59H1403С in OR’ing applications with IN2 power rail priority

Many systems that have main and backup power rails require automatic switchover from the main voltage to the backup if the voltage at the main power rail drops below or above the specified value. In the connection diagram illustrated in Figure 37, the IN2 power rail is set as the main and IN1 as a backup.

R5 and R6 resistors, connected to the PR pin sets the minimum operating voltage for the IN1 power rail while R3 and R4 resistors, connected to the SEL pin sets the minimum operating voltage for the IN2 power rail. Thus, minimum operating voltages for VIN1 and VIN2 have been configured to 3 V and 5 V respectively.

Traditionally, OV1 and OV2 through resistive dividers are connected to IN1 and IN2 respectively to provide additional overvoltage protection.

Typical switchover behavior for VIN1 = 3.3 V and VIN2 = 5.5 V is illustrated in Figure 38. Overvoltage thresholds for OV1 are set at 3.74 V, and for OV2 are set to 5.74 V.

Figure 37: Connection diagram of using SLG59H1401С in OR'ing applications with IN2 power rail priority for VIN1 = 3.3 V, VIN2 = 5 V, and overvoltage protection settings at OV1 = 3.74 V, OV2 = 5.74 V
الشكل 37: مخطط توصيل لاستخدام SLG59H1401С في تطبيقات OR’ing مع أولوية سكة الطاقة IN2 لـ VIN1 = 3.3 فولت، VIN2 = 5 فولت، وإعدادات حماية الجهد الزائد عند OV1 = 3.74 فولت، OV2 = 5.74 فولت
Figure 38: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 5 V to 0V and VIN1 = 3.3 V, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
الشكل 38: شكل موجة التشغيل ذات مستوى الجهد الأعلى عندما ينخفض ​​VIN2 من 5 فولت إلى 0 فولت وVIN1 = 3.3 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 2 μF

كما يمكن ملاحظة ذلك، ينخفض ​​جهد الخرج بشدة أثناء عملية التبديل بسبب
تأخير التبديل الداخلي للرقاقة. وللتعويض عن هذا الانخفاض، يجب مراعاة مكثف خرج أكبر. على سبيل المثال، يوضح الشكل 39 مخططًا مشابهًا لعملية التبديل مع زيادة CLOAD إلى 100 μF.

Figure 39: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 5 V to 0V and VIN1 = 3.3 V, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 100 μF
الشكل 39: شكل موجة التشغيل ذات مستوى الجهد الأعلى عندما ينخفض ​​VIN2 من 5 فولت إلى 0 فولت وVIN1 = 3.3 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 100 μF

عند استخدام تطبيقات ذات أولوية تتطلب نطاق جهد تشغيل أوسع من 2.8 فولت إلى 22 فولت، يجب استخدام SLG59H 403С من Renesas. يوضح الشكل 40 مخطط توصيل نموذجي لوضع التشغيل هذا، كما يوضح الشكل 41 والشكل 42 سلوك التحويل النموذجي لـ VIN1 = 12 فولت وVIN2 = 20 فولت. يتم ضبط مستوى العتبة لـ PR عند 10 فولت وSEL عند 18.1 فولت. كحماية من الجهد الزائد، يتم ضبط العتبة لـ OV1 عند 14.2 فولت، وOV2 عند 21 فولت.

Figure 40: Connection diagram of using SLG59H1403С in OR'ing applications with IN2 power rail priority for VIN1 = 12 V, VIN2 = 20 V, and overvoltage protection settings at OV1 = 14.2 V, OV2 = 21 V
الشكل 40: مخطط توصيل لاستخدام SLG59H1403С في تطبيقات OR’ing مع أولوية سكة الطاقة IN2 لـ VIN1 = 12 فولت، VIN2 = 20 فولت، وإعدادات حماية الجهد الزائد عند OV1 = 14.2 فولت، OV2 = 21 فولت
Figure 41: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 20 V to 0V and VIN1 = 12 V, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 2 μF
الشكل 41: شكل موجة التشغيل ذات مستوى الجهد الأعلى عندما ينخفض ​​VIN2 من 20 فولت إلى 0 فولت وVIN1 = 12 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 2 μF

مثل SLG59H 40 С، فإن SLG59H 403С لديها أيضًا انخفاض كبير في جهد الخرج أثناء التبديل بسبب تأخير التبديل الداخلي للرقاقة. للتعويض عن هذا الانخفاض، يمكن اعتبار مكثف خرج أكبر. على سبيل المثال، يتم توضيح مخطط عملية تبديل مماثل مع زيادة CLOAD إلى 300 μF في الشكل 42.

Figure 42: Higher voltage level priority operation waveform when VIN2 is falling from 20 V to 0V and VIN1 = 12 V, CSS = 220 nF, RLOAD = 100 Ω, CLOAD = 300 μF
الشكل 42: شكل موجة التشغيل ذات مستوى الجهد الأعلى عندما ينخفض ​​VIN2 من 20 فولت إلى 0 فولت وVIN1 = 12 فولت، وCSS = 220 نانوفاراد، وRLOAD = 100 Ω، وCLOAD = 300 μF

الاستنتاجات

PowerMux هو جهاز لا غنى عنه تم تطويره للتطبيقات التي تستخدم عدة مصادر طاقة إدخال لحمل إخراج مشترك. باستخدام أجهزة Renesas SLG59H1401C وSLG59H1403C المصممة خصيصًا لتطبيقات PowerMux وOR`ing، ستكون عملية التحكم في التبديل بين مصادر مختلفة أسهل وأكثر أمانًا. تتمتع الدوائر المتكاملة SLG59H1401C وSLG59H1403C من Renesas بحماية ضد الجهد الزائد والناقص وكذلك التيار الزائد وارتفاع درجة الحرارة مما يزيد بشكل كبير من موثوقية النظام.

PowerMUX and OR&#8217;ing Application Solutions

مهندس تطبيقات وتوثيق مبتدئ، شركة رينيساس للإلكترونيات

[إعلان رقم 2]

اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو

اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.

الوسوم

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى

اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو

اشترك الآن للاستمرار في القراءة والحصول على حق الوصول إلى الأرشيف الكامل.

Continue reading