ميزات الحماية لأجهزة Power GreenPAK SLG5100x

[ad_1]

تتطلب التطورات المبتكرة في تقنيات الاستشعار والتطبيقات الصغيرة متعددة القضبان حلولاً متطورة تعطي الأولوية لكل من الأداء والحماية. وفي هذا الصدد، تظهر أجهزة Power GreenPAK SLG5100x كأدوات محورية، حيث تدمج بسلاسة منظمات التسرب المنخفض (LDO) عالية الأداء مع موارد GreenPAK المتنوعة. تتعمق هذه المقالة في ميزات الحماية الشاملة المضمنة في هذه الأجهزة، والتي تعد ضرورية لضمان الموثوقية وطول العمر في بيئات التشغيل كثيرة المتطلبات.

بدءًا من حدود بدء التشغيل والتيار الوظيفي وحتى قفل الجهد المنخفض (UVLO) وآليات الإغلاق الحراري، توفر هذه الأجهزة إطارًا قويًا للحماية. علاوة على ذلك، فإن دمجها لتنبيهات درجة الحرارة القابلة للتكوين ووظيفة I2C يمكّن المستخدمين من إمكانات المراقبة في الوقت الفعلي، مما يسمح بالتحقق من المعلمات المهمة مثل الحدود الحالية، وحالة جهد الخرج، وعلم التحذير من درجة الحرارة. في هذه المقالة، نستكشف إمكانات أجهزة Power GreenPAK SLG5100x، التي تستعد لإعادة تعريف مشهد أنظمة الاستشعار المتقدمة وتطبيقات السكك الحديدية المتعددة صغيرة الحجم.

أنواع الحماية في SLG5100x

تتمتع أجهزة SLG5100x بمجموعة متنوعة من ميزات الحماية التي تساعد على حماية PMIC نفسه والمكونات الأخرى في الدائرة. تسمح ميزات الحماية هذه بإيقاف تشغيل الجهاز بأمان، مع إخطار الدوائر الدقيقة الأخرى بالمشكلة، مثل وحدة التحكم الدقيقة المتصلة.

فيما يلي وصف مختصر لمجموعات الحماية المتوفرة في أجهزة SLG5100x:

مرونة أنظمة الحماية في أجهزة SLG5100x

تتمتع أجهزة SLG5100x بمنطق داخلي قابل للبرمجة ويمكن برمجتها بشكل فردي. من الممكن إنشاء ملف تصميم مخصص في واجهة المستخدم الرسومية ثم كتابته على الجهاز. أيضًا، يمكن تحديد تسلسل مخصص لتشغيل وإيقاف LDO ومن ثم يمكن تمكين هذا التسلسل عبر I2C أو GPIO أو ببساطة تشغيل الجهاز. يمكن إخراج إشارات مثل VOUT_OK، وأحداث حد التيار الزائد، وتحذيرات درجة الحرارة إلى وحدات GPIO منفصلة أو دمجها داخليًا ثم إخراجها إلى GPIO واحد.

الجمع بين الإشارات مع LDOs

في الشكل 1 أدناه، يظهر مثال لمشروع تصميم لجهاز SLG5100x. يتم توصيل علامة VOUT_OK من كل من LDOs ببوابة منطقية AND. يتم توصيل مخرج المنطق AND بـ GPIO1، والذي سيكون مرتفعًا عند تمكين LDOs 1 و2 و3. إذا لم يصل أي من مخرجات LDO1 أو LDO2 أو LDO3 إلى قيمة الجهد الاسمية، فسيكون خرج GPIO1 منخفضًا. يعرض الشكل 2 مثالًا مشابهًا ولكنه يعرض مثالاً لعلامة الحد الحالية. إذا تم رفع إحدى هذه الأعلام، فسيكون GPIO1 مرتفعًا.

يوضح الشكل 3 مثالاً لاستخدام مستشعر درجة الحرارة مع الحد الحالي وأعلام VOUT_OK. يراقب هذا الحل ما إذا كان الجهاز يعمل كما هو متوقع باستخدام GPIO1. عندما يتم تشغيل أي من هذه الأحداث الثلاثة المحتملة لأي واحد من LDOs (LDO V_خارج لم يتم رفعه أو الحد الحالي أو مستشعر درجة الحرارة)، فسيؤكد GPIO1 أنه منخفض.

تفاصيل “حظر طلب مقاطعة الجهاز”.

يحتوي الجهاز على كتلة وظيفية تساعد على حفظ عناصر المنطق الداخلي. يحتوي كل سجل حدث IRQ على سجل قناع مقاطعة مرتبط، والذي يتحكم في ما إذا كانت إشارة سجل الحدث تساهم في طلب مقاطعة الجهاز عبر OR المنطقي.

ويتضمن الأحداث التالية:

• LDO1 الحد الحالي
• LDO2 الحد الحالي
• LDO3 الحد الحالي
• LDO4 الحد الحالي
• LDO5 الحد الحالي
• LDO6 الحد الحالي
• LDO7 الحد الحالي
• إعادة تشغيل الطاقة
• إعادة ضبط النظام
• تحطم تسلسل الطاقة
• الإفراط في درجة الحرارة
• حدث المصفوفة (الإدخال)

عند حدوث أي من الحالات الموصوفة أعلاه، سيتم تأكيد إشارة خرج طلب مقاطعة الجهاز عالية ومثبتة عالية حتى تتم إعادة ضبط الجهاز (تم إلغاء تأكيد CS). يمكن توجيه هذه الإشارة إلى GPIO (الشكل 4)، أو يمكن استخدامها لإيقاف تشغيل الجهاز، وفي هذه الحالة، يعمل بشكل ملائم كمؤشر لتسلسل الأعطال.

إخراج إشارة الإشارة في SLG5100x

إذا تم تشغيل أي من الأحداث التالية مثل اكتشاف UVLO، أو اكتشاف درجة الحرارة الزائدة، أو إلغاء تأكيد CS، فسيتم إيقاف تشغيل الجهاز وفقًا لتسلسل الطاقة المبرمج.

من الممكن قراءة سجلات خطأ SLG5100x عبر I2C. فيما يلي سجلات الحالة والأحداث التالية التي يمكن قراءتها:

حالة استخدام التطبيق النموذجي

تم تنفيذ التصميم الداخلي لحالة استخدام التطبيق هذه في Go Configure Software Hub. يمكن العثور على ملف التصميم الكامل هنا: مقدمة إلى ميزات حماية SLG5100x. يوضح الشكل 5 حالة الاستخدام النموذجي لجهاز SLG51000 الذي يتميز بأوضاع الحماية المتعددة الخاصة به. يحتوي هذا الجهاز على أربع وحدات GPIO للاستخدام العام واثنين من وحدات GPIO (SDA وSCL) لـ I2C. إذا لزم الأمر، يمكن فصل وحدات GPIO هذه عن I2C ويمكن استخدامها في التصميم لوظائف أخرى. يحتوي الجهاز على عدة أرقام VIN منفصلة وسبعة أرقام LDO مدمجة.

يمكن تكوين جهد إخراج LDO، والحدود الحالية، وتسلسل الطاقة الداخلي، وسيناريوهات تشغيل الجهاز بسرعة في برنامج GreenPAK Designer الذي يحتوي على واجهة مستخدم رسومية سهلة الاستخدام. يمكن توجيه المعلومات حول VOUT_OK والحد الحالي ودرجة الحرارة المرتفعة إلى وحدات GPIO أو استخدامها لأغراض أخرى. ويبين الشكل 6 تصميم ملف تكوين الجهاز في واجهة المستخدم الرسومية، والذي يوضح بعض ميزات حماية الجهاز.

في هذا المثال في الشكل 6، تم تكوين GPIO3 كمدخل ويقوم بتشغيل تسلسل الطاقة. يتم تشغيل/إيقاف تشغيل LDOs واحدًا تلو الآخر.

تم تكوين جهاز تسلسل الطاقة لتأخير قدره 10 مللي ثانية بين تشغيل كل من LDOs و30 مللي ثانية بين إيقاف تشغيل كل من LDOs بمجرد تبديل GPIO3 من منخفض إلى مرتفع. بالإضافة إلى ذلك، تم تكوين جهاز تسلسل الطاقة لإيقاف تشغيل LDOs مع تأخير قدره 10 مللي ثانية، في حالة حدوث حدث “تسلسل الأعطال”.

يقوم تسلسل الأعطال بنقل الجهاز إلى حالة “إعادة الضبط” ويمكن أن يحدث بسبب:

• إلغاء تأكيد CS
• كشف درجة الحرارة الزائدة
• طلب إعادة تعيين البرامج
• كشف الأشعة فوق البنفسجية
• اكتشاف الأعطال – إخراج كتلة “طلب مقاطعة الجهاز” المتصلة به

يشتمل التصميم في الشكل 6 على كتلة “طلب مقاطعة الجهاز”، المتصلة بكتلة “Power Sequencer”. تحتوي كتلة “Power Sequencer” على وضع تسلسل الأعطال – والذي يعطل عمليات LDO من خلال تسلسل الطاقة المبرمج، وسيدخل الجهاز في حالة إعادة الضبط (يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول State Machine في ورقة البيانات).

يتم توصيل GPIO4 بهذه الكتلة كمدخل باستخدام مرشح الارتداد. إذا تم تطبيق مستوى عالٍ من المنطق على GPIO4، فإن مخرجات كتلة طلب مقاطعة الجهاز سترتفع أيضًا وسيتم تعطيل LDOs، مما يؤدي إلى إعادة ضبط الجهاز. سيظل الجهاز في هذه الحالة حتى يتم إلغاء تأكيد CS.

تم تكوين GPIO1 كمخرج يقوم بإخراج حالة التشغيل لجميع LDOs من خلال بوابة ومنطق. عندما يتم تمكين كافة LDO، سيكون GPIO1 منخفضًا. وإلا إذا لم يتم تشغيل LDO واحد على الأقل، فسيظل GPIO1 مرتفعًا. إذا لم يكن هناك VIN لأي من LDOs، أو إذا لم يتم تشغيل أي من LDOs لأي سبب من الأسباب، فسيظل GPIO1 مرتفعًا.

يتم توجيه قيمة حدث درجة الحرارة الزائدة إلى GPIO2، الذي تم تكوينه كمخرج مقلوب. إذا ارتفعت درجة الحرارة فوق 120 درجة مئوية، فسوف يرتفع مستشعر درجة الحرارة وسينتقل خرج GPIO2 من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض.

يوضح الشكل 7 تشغيل كتلة Power Sequencer كجزء من شريحة SLG51000. بعد رفع GPIO3 (EN)، الذي يتمتع بارتداد قدره 5 مللي ثانية، تبدأ كائنات LDO في التشغيل واحدًا تلو الآخر. بمجرد تشغيل جميع LDOs، وعدم اكتشاف حدث الحد الحالي، ينتقل GPIO1 (VOUT OK) إلى مستوى منخفض. بمعنى آخر، هذا يعني أن جميع وحدات LDO لديها جهد عند الخرج، ولم يتم تفعيل حماية الحد الحالي.

يوضح الشكل 8 تشغيل كتلة Power Sequencer كجزء من SLG51000. بمجرد تبديل GPIO3 (EN) من الأعلى إلى الأدنى، تبدأ عناصر LDO في إيقاف التشغيل واحدًا تلو الآخر. بعد إيقاف تشغيل LDO الأول، يرتفع مستوى GPIO1 (VOUT OK).

يوضح الشكل 9 تشغيل كتلة Power Sequencer مع كتلة طلب مقاطعة الجهاز كجزء من SLG51000. بعد ارتفاع مستوى GPIO4 (إعادة الضبط الخارجي)، المتصل بإدخال كتلة طلب مقاطعة الجهاز، تبدأ وحدات LDO في إيقاف التشغيل واحدًا تلو الآخر. بمجرد تعطيل LDO الأول، يرتفع مستوى GPIO1 (VOUT OK).

يوضح الشكل 10 سلوك الجهاز عند إلغاء تأكيد CS. في هذه الحالة، سيتم إيقاف تشغيل جميع LDOs بترتيب تسلسل الطاقة المبرمج. سيكون سلوك الجهاز هو نفسه بالنسبة لكل حالة من حالات الخطأ التالية: اكتشاف درجة الحرارة الزائدة، واكتشاف UVLO، وطلب إعادة تعيين البرنامج.

يوضح الشكل 11 سلوك الجهاز عند تشغيل LDO بدون جهد على VIN5 وVIN6. ترسل كتلة طلب مقاطعة الجهاز أمرًا لإيقاف تشغيل جهاز تسلسل الطاقة بحيث يتم إيقاف تشغيل جميع LDOs ويدخل الجهاز في حالة إعادة التعيين الخاصة به.

خاتمة

وفي الختام، فإن أجهزة Power GreenPAK SLG5100x تمثل شهادة على الابتكار والموثوقية في مجال أنظمة الاستشعار المتقدمة والتطبيقات الصغيرة متعددة القضبان. بفضل مجموعة قوية من ميزات الحماية، تتفوق هذه الأجهزة في اكتشاف المشكلات المحتملة ومعالجتها بسرعة، مما يخفف من مخاطر حدوث أضرار جسيمة بالجهاز والمكونات المترابطة. علاوة على ذلك، تسمح مرونة الجهاز للمستخدمين باستغلاله في العديد من تطبيقات المشاريع ويظلون قادرين على تلبية متطلباتهم المختلفة. يمكن للمستخدمين تعديل ملف التصميم المصاحب المستخدم في هذا المثال لتخصيصه لتلبية الاحتياجات المختلفة.

ظهرت ميزات الحماية لأجهزة Power GreenPAK SLG5100x للمرة الأولى على Power Electronics News.

[ad_2]