Använd smarta högsidesdrivkretsar så att saker inte exploderar

Det är väldigt kul att jobba för ett halvledarföretag. Jag har jobbat för fem olika, om man inte räknar konsultuppdragen. Det är skarpt läge hela tiden, i en bransch där alla skjuter skarpt. På 1990-talet var det särskilt mycket skarpskytte, då det var vilda västern i halvledarbranschen, när gränser bröts varje vecka och genombrott i halvledarfysiken verkade som trolleri.

Jag är känd för att jag hade en citatbok på den tiden. Det är en skriftlig sammanställning av de tokigaste – eller konstigaste – citaten eller dialogerna jag någonsin hört i affärsvärlden (”Vilken tid är 10-mötet?”). Folk som jobbar med halvledare säger jättekonstiga saker.

Som när en konstruktör av analoga halvledare ställde sig upp på ett mötet med en stor fordonskund och meddelade, mycket långsamt, ”Jag har tre saker att säga. Det första är inte viktigt. Det andra är företagsprivat, så det kan jag inte berätta. Och det tredje har jag glömt.” – sen satte han sig. Du kan tänka dig ansiktsuttrycken på alla runt bordet.

Halvledare blir smartare – men inte människor ibland

Ibland kommer de mest minnesvärda ögonblicken från diskussioner med produktfolk i fabriken. Jag var programchef för en fin liten högsidesdrivkrets. De här nya smarta halvledarna höll på att bli populära eftersom de sparade så mycket designarbete för teknikern. Högsidesdrivkretsar är smarta små saker som också kan skydda mot krets- och enhetsfel, bland annat upptäcka kortslutning.

Det var under vilda västern-tiden som jag var i telefon med en europeisk kvalitetstestare. Jag hade lärt mig att respektera testingenjörer, som är bland de smartaste i alla företag. De är avgörande när de första konstruktionsproven av ett chip är tillgängliga, eftersom kvalitetsteknikerna bestämmer vad komponenten kan och inte kan göra. Samtalet med kvalitetsteknikern gick så här:

Bill: ”Så vad är statusen på vår nyaste högsidesdrivkrets?”
Teknikern: ”Det är problem med kortslutningsskyddet.”
Bill: ”Vad är problemet?”
Teknikern: (lång paus) ”Komponenten, den exploderar.”
Bill: ”VA?!?!”
Teknikern: ”Men oroa dig inte, vi har ett test som visar om en komponent är bra.”
Bill: ”Vänta, vadå för test, vad är det du…?”
Teknikern: (stolt) ”Vi kortsluter komponenten. Om den inte exploderar är den bra!!!”

Namnet på företaget och produkten utelämnas för att skydda de skyldiga (ni vet vilka ni är). Senare fick jag reda på att de kortslöt varje högsidesdrivkrets på testriggen, och om den exploderade så jublade alla testingenjörer och tog en klunk av någon vuxendryck. (Att dricka och testa rekommenderas inte.)

Jag ler varje gång någon nämner högsidesdrivkrets.

Moderna högsidesdrivkretsar är ännu smartare, och förutom kortslutningsskydd kan de upptäcka fel som en trasig anslutning mellan belastning och jord samt möjliga termiska fel.

Figur 1: STMicroelectronics ISO8200BQ levereras i ett TFQFPN32-paket med en fint och tjockt VCC-stift som kan hantera 45 volt vid 5,6 ampere. Det gör att den oktala högsidesdrivkretsen kan ge upp till 0,7 ampere till var och en av de åtta kanalerna. (Bildkälla: STMicroelectronics)

STMicroelectronics har alltid haft en imponerande uppsättning högsidesdrivkretsar som fungerar enkelt med de flesta mikrostyrenheter. Till exempel är ISO8200BQ en oktal högsidesdrivkrets som är smartare än vissa människor jag jobbade med på 1990-talet. Var och en av de åtta kanalerna har en RDS(ON) på 0,11 Ω vid 25 °C och kan hantera 0,7 ampere oavsett om belastningen är induktiv, kapacitiv eller resistiv. Ja, den har kortslutningsskydd, så den exploderar inte. Varje kanal har också övertemperaturskydd, så den överhettas inte.

ISO8200BQ ansluts enkelt till 8-bitarsporten på de flesta mikrostyrenheter för oberoende kontroll av varje kanal och kräver bara några få externa komponenter. ISO8200BQ has OUT_EN för global utspänning. Vid låg nivå inaktiverar de alla utgångar Det ökar tillämpningens säkerhet genom att mikrostyrenheten kan stänga alla belastningar, vilket är användbart i en industrisituation för att förhindra att saker exploderar.

Enheten har en aktiv låg LOAD-signal (LOAD\) som låser alla data på ingångsstiften IN[1:8] till de åttakanaliga logikbuffertarna. När LOAD\-signalen är låg överförs data till de åttakanaliga logikbuffertarna. När LOAD\-signalen blir hög låses alla data till buffertarna. Högsidesdrivkretsens utgångar OUT[1:8] matchar statusen för de åttakanaliga logikbuffertarna när den aktiva låga SYNC-signalen (SYNC\) blir låg och drivkretsstatusarna låses när SYNC\-signalen blir hög.

Om både LOAD\ och SYNC\ är låga hela tiden beter sig ISO8200BQ som en vanlig högsidesdrivkrets och signaler på IN[1:8] speglas direkt på OUT[1:8]

Galvanisk isolering gör allt mycket säkrare genom att elektriskt separera enhetens logiksida på 5 volt från högspänningssidan på 48 V. Det gör kretsen mer tillförlitlig och säker.

Nu är det enkelt att driva alla typer av belastningar och om den inte exploderar är den (fortfarande) bra!

Om skribenten

Image of Bill Giovino

Bill Giovino arbetar som elektronikingenjör och har kandidatexamen i elektroteknik från Syracuse University. Han är en av få personer som med framgång har bytt karriär från konstruktör via fältapplikationsingenjör till att arbeta med marknadsföring av teknik.

I mer än 25 år har Bill arbetat med att marknadsföra ny teknik för en publik både med och utan tekniska kunskaper för många företag (bland dem kan nämnas STMicroelectronics, Intel och Maxim Integrated). På STMicroelectronics var Bill en av de drivande personerna i att leda företagets framgångar på den nya branschen för mikrostyrenheter. På Infineon drev Bill konstruktionen av prisvinnande mikrostyrenheter för bilindustrin i USA. I sin roll som marknadsföringskonsult för CPU Technologies har Bill hjälpt många företag att omvandla mindre framgångsrika produkter till framgångshistorier.

Bill var tidig med att använda sakernas internet, bland annat genom att placera den första kompletta TCP/IP-stacken på en mikrostyrenhet. Bill tror mycket på att försäljning ska bedrivas genom utbildning och att det är allt viktigare med tydlig, välskriven kommunikation för att marknadsföra produkter online. Han är moderator för den populära gruppen Linkedin Semiconductor Sales & Marketing och kan allt om B2E.

More posts by Bill Giovino