Daha Güvenli Devreler Tasarlamak: İdeal eSigorta Nasıl Seçilir
Cam kartuş içindeki basit kablo yaklaşımı yerini çok daha fazla kapasite ve gelişmişlik sunan akıllı elektronik sigortalara (eSigortalar) bırakırken, mütevazı sigorta bile ilerlemeden kaçamaz.
Çok şey değişmiş olsa da, temeller aynı kalmıştır - tüm sigortalar, ister yüzlerce amper ister birkaç miliamper olsun, devreleri aşırı akım durumlarından koruyan koruma cihazlarıdır. Koruma normalde devrenin güç kaynağıyla bağlantısının kesilmesini gerektirir. Geleneksel sigortalarda bu, entegre sigorta telinin eriyerek sigortanın fiziksel olarak değiştirilmesini gerektirdiği anlamına gelir. Bir eSigorta ile bağlantının kesilmesi, cihazın genellikle otomatik olarak sıfırlanmasını sağlayan yarı iletken bir anahtar ile kolaylaştırılır.
Onsemi akım koruma cihazlarına göz atın: Akım Koruma
Geleneksel bir sigortanın yük bağlantısını nasıl kestiğini (diğer bir deyişle “atma”) tanımlayan sadece içindeki teldir. eSigortalar ise bu özelliği, çoğunlukla özel bir pime harici bir direnç uygulayarak değiştirebilir. Bununla birlikte, eSigortaların “atma” şeklini anlamak için cihazdan geçen akımdan çok daha fazlasını dikkate almak gerekir.
İlk adım, eSigorta'nın termal özelliklerini anlamaktır, çünkü bu önemli ölçüde değişebilir. Yüksek akımlar söz konusu olduğunda, termal stres birçok sistem için yaygın bir arıza modudur ve cihaz geometrileri azaldıkça daha yaygın hale gelmektedir.
Herhangi bir cihazın (eSigortalar dahil) termal performansı fiziksel boyutu ve yapısıyla bağlantılıdır. Çoğu tasarımda yarı iletken bağlantı noktası ile ortam havası arasında bir dizi katman vardır ve ısı enerjisinin dağıtılması için geçmesi gereken bu “termal merdiven” dir.
Isının taşınması zaman alır, bu nedenle kısa darbelerle ilişkili ısı enerjisi tamamen cihazın içinde kalacaktır. Birçok eSigortada (termal kapasitansa bağlı olarak), 10 ms'den uzun darbelerden kaynaklanan ısı enerjisinin bir kısmı pakete ulaşacak ve ortam havasına veya cihazın monte edildiği PCB'ye dağılmaya başlayacaktır.
Akımın kararlı durumda analiz edilmesi, RDS(AÇIK) termal empedans (ºC/W), ortam sıcaklığı ve maksimum bağlantı sıcaklığına dayalı olarak belirlenecek eSigorta. Bu sayede tasarımcı belirli bir cihaz için çalışma sınırlarını hesaplayabilecektir.
Ardından, çeşitli sürelerde yüksek akım darbeleri uygulanarak dinamik performans değerlendirilir. Bundan, darbe süresine karşı termal empedansı çıkarmak (ve çizmek) mümkündür.
Genel olarak, termal empedans daha kısa darbeler için daha düşük olacaktır ve RDS(AÇIK) ve kalıp boyutu bu kısa darbeler için empedans eğrisinin şeklini belirleyecektir. Daha uzun darbeler için (ısı enerjisinin cihaz boyunca yayılma zamanı olduğu durumlarda) PCB daha büyük bir etkiye sahip olacaktır. Daha fazla katman ve daha ağır bakır gibi özelliklerin yanı sıra termal pedler gibi özellikler de eğrinin şeklini değiştirecektir.
Karakterizasyon yöntemi tutarlı olmakla birlikte, değişken faktörleri (PCB gibi) dikkate almak için uygulama bazında gerçekleştirilmelidir. Sadece bunu yaparak ve akım darbelerinin genliği ve süresi hakkında net bir anlayışa sahip olarak, belirli bir uygulama için doğru eSigorta belirlenebilir.
Bu karakterizasyon yararlı olsa da, pratik kullanım için empedansa karşı zaman eğrisinin akıma karşı zamanı verecek şekilde ters çevrilmesi gerekir. Bunu yapmak için RDS(ON) ve ∆t (kalıp sıcaklığındaki kabul edilebilir değişim) bilinmelidir.
Bu eğrilerden, bağlantı sıcaklığında (Tj) belirli bir artış için bir darbenin maksimum süresi hızlı ve kolay bir şekilde belirlenebilir. Elbette, iyi tasarım uygulamaları bir miktar güvenlik marjına izin verilmesi gerektiğini belirtir ve bu her uygulama için duruma göre belirlenir.
Son olarak, eSigortadan geçecek olan akımı taşıyan tüm kablolara bakılmalıdır. Kullanılan parametre “akım kare x zaman” veya I2t'dir. Geleneksel bir sigorta için bu genellikle nominal sigorta akımı ile birlikte sabit bir değer olarak tanımlanır.
Ancak, bu düz çizgi yaklaşımı, akım daha düşük olduğunda bir kablo demeti daha uzun süreler sağlayabildiğinden performansı yapay olarak sınırlar. Bu nedenle, bir eSigortada açma noktaları normalde bir eğri izleyecek ve sistem kapasitesinin daha fazlasının kullanılmasına izin verecektir.
Bu eğri yaklaşımının benimsenmesi, sistem elemanlarının gerekli performans için uygun şekilde boyutlandırılmasını sağlayacak ve yer, ağırlık ve maliyet tasarrufu sağlayacaktır.