[BD6520] Ciekawy układ do sterowania energią

[gaweł]

BD6520 - przełączanie zasilania
w obwodach niskiego napięcia

bd6520-title.png

Nikogo nie trzeba przekonywać, że zasilanie w energię to bardzo ważny aspekt każdego urządzenia. No bo wiadomo: bez prądu nie działa. Swego czasu miałem okazję „obmacać” kilka układów z oferty Infineon. Miały one jedną cechę wspólną: działały na dużych napięciach (dla mnie duże to powyżej 12V). A tu trafił się niepozorny układzik (SO-8), który działa na innych poziomach: jest dedykowany do pracy w zakresie napięć 3V … 5,5V (jak mówi dokumentacja). Z tego można wyspekulować, że jego ulubionym, zajęciem jest zasilanie w energię elektryczną obciążeń współpracujących z typowymi prockami (zasilane od 3,3V do 5V).
Topologia wyprowadzeń układu to:

bd6520.png

O ile znaczenie wyprowadzeń VDDx, OUTx i VSS raczej nie powinno nikogo dziwić, gdyż jest to powszechnie stosowana symbolika, to już pozostałe tak nie koniecznie. Wyprowadzenie SSCTL jest przeznaczone do realizacji miękkiego startu. Dodanie zewnętrznego kondensatora umożliwia odsunięcie w czasie momentu przełączania. Nie znalazłem w dokumentacji zalecanej wartości (może zbyt mało wnikliwie studiowałem podawane informacje, a może się gdzieś ukryły napisane małym druczkiem). Postanowiłem temat zgłębić metodą eksperymentalną, gdyż jak nie wiadomo o co chodzi, to pozostaje tylko metoda empiryczna. Pin do sterowania (CTRL) to klasyczne wejście o charakterze cyfrowym. Układ załącza napięcie na obciążeniu dla stanu CTRL=HIGH oraz wyłącza dla stanu przeciwnego.
Zbudowałem układ badawczo-eksperymentalny. W sumie żadna filozofia, wystarczy podłączyć jak nakazuje logika. W dużej mierze zagadnienie jest intuicyjne i nie ma w tym większej filozofii. Na początek dałem kądka 100nF. Środowisko badawcze to:

IMG_9413.JPG

Całość posysa z 5V. DIPSW (skrajnie lewy) wstępnie podpolaryzowany do +5V przez drabinkę opornikową steruje wejściem do włączania/wyłączania. Hebelek do góry (czyli ON) zwiera do masy wstępnie ustalony na HIGH stan na wejściu sterującym. W tym stanie wysterowania nie ma na obciążeniu napięcia, co potwierdza miernik.

IMG_9416.JPG

Jak przełożyć hebelek na drugą stronę, to powinno załączyć się napięcie na obciążeniu.

IMG_9419.JPG

Prawdę mówi woltomierz, rezystorek dostał papu (+5V).

IMG_9418.JPG

No i tak zaaferowałem się zabawą, że zapomniałem zbadać wpływ kądka na całość, a nawet powiem więcej: okazało się, że nawet nie był on podłączony. Wprawne oko dostrzeże, że kondek jedną nogą jest podłączony do pinu 3 a drugą... no właśnie – nigdzie.

no-c.png

Dostrzegłem to po czasie, gdy już rozmontowałem układ badawczy i w sumie nie zostały przeprowadzone badania. Jednak każda pomyłka może wnieść jakiś element wiedzy, tak jak i w tym przypadku. Całkiem przypadkowo odkryłem, że układ może działać bez kondka . Może trzeba będzie kiedyś wrócić do tematu.

[gaweł]

Układ BD6520 na swoją odmianę „mutacyjną”, gdzie „kosztem” wyprowadzenia OUTC występuje wyprowadzenie DISCH. Wg dokumentacji jest to wydzielone wyprowadzenie do rozładowania zgromadzonej w obciążeniu energii (może być ono typu RC).

bd6522.png

Pinologicznie jest to identyczne rozwiązanie jak w układzie BD6520. Zacząłem się zastanawiać „po jaką chusteczkę” są dwie wersje. Trochę do myślenia dał rysunek z dokumentacji:

bd6520-int.png

Oprócz tranzystora włączającego napięcie na obciążenie występuje drugi tranzystor, którego zadaniem jest rozładowanie zgromadzonego na wyjściu ładunku. By wszystko miało sens (bo nie jest znana struktura fragmentu odpowiedzialnego za sterowanie MOSFET'em głównym), tranzystory muszą być włączane „w przeciwfazie”. Jeżeli obciążenie zostaje wyłączone (wyłączony główny tranzystor), to tranzystor pomocniczy „obciąga” zgromadzony ładunek na ewentualnym pojemnościowym obciążeniu (jest włączony). Jeżeli obciążenie jest włączone, to tranzystor „obciągający” z kolei jest wyłączony. I to ma sens.
Natomiast w drugim układzie (BD6522), wydzielony jest pin i oznaczony jako DISCH.

bd6522-int.png

Jeżeli użyć w identyczny sposób, czyli wszystkie piny wyjściowe (6, 7 i 8) połączone ze sobą, to rozwiązanie jest identyczne jak poprzednio. I ciągle tłukące się w głowie pytanie: dlaczego?
Rozwiązanie pojawiło się niby objawienie. Analizując komutowanie dwóch napięć zasilających (w gruncie rzeczy nie koniecznie różnych – chociaż przy dwóch identycznych to trochę „na bogato”), wyprowadzenie DISCH jest połączone z masą, tak jakby rozładowywało „pustkę”.

bd6522-duo.png

I wszystko stało się jasne. Gdyby był to wariant BD6520 (lub BD6522 z pinem DISCH połączonym z OUTx), to jeden układ (ten wyłączony) „psułby” zasilanie wypracowane przez drugi, co raczej należy uznać za swoisty sabotaż i psucie szyków innym, a tego raczej robić nie wolno.