Slimme high-side drivers gebruiken om te voorkomen dat dingen ontploffen

Werken voor een bedrijf dat halfgeleiders maakt is erg leuk. Ik ben blij om te kunnen zeggen dat ik voor vijf van dergelijke bedrijven heb gewerkt, nog afgezien van mijn werk als adviseur. Het is allemaal geavanceerd en nieuw wat de klok slaat, leading-edge hier en bleeding-edge daar – echt een business die je scherp houdt. De jaren 90 van de vorige eeuw spanden daarbij wel de kroon, het Wilde Westen van de halfgeleiderbusiness, elke week werden de grenzen verlegd en de doorbraken in de halfgeleiderfysica leken wel tovenarij.

Ik sta erom bekend dat ik in die dagen een logboek van citaten bijhield. Het gaat om een geschreven verslag van enkele van de domste - of merkwaardigste - citaten of dialogen die ooit in de zakenwereld zijn gehoord ("Hoe laat is de vergadering van 10 uur?"). Halfgeleider-professionals zeggen soms de vreemdste dingen.

Zoals die keer dat een design engineer van analoge halfgeleiders tijdens een vergadering met een belangrijke klant uit de automotive branche opeens opstond en, heel langzaam, de volgende woorden sprak: “Ik heb drie dingen te zeggen. Het eerste is niet belangrijk. Het tweede is een bedrijfsgeheim, dus dat mag ik niet vertellen. En het derde ... ben ik vergeten” – en toen ging hij weer zitten. Je kunt je de uitdrukking op de gezichten rond de vergadertafel voorstellen.

Halfgeleiders worden steeds slimmer; mensen soms niet

Soms komen de meest memorabele momenten uit gesprekken met mensen van de productie, in de fabriek. Ik was programmamanager voor een leuke, kleine high-side driver. Deze nieuwe slimme halfgeleiders waren net populair aan het worden omdat ze ingenieurs zoveel werk bespaarden bij het ontwerpen. High-side drivers zijn slimme kleine dingetjes die ook bescherming kunnen bieden tegen circuit- en apparaatfouten, waaronder ook kortsluitingsdetectie.

Het was tijdens het eerder genoemde Wilde Westen-tijdperk dat ik aan de telefoon zat met een Europese QA-testingenieur. Ik had geleerd dat je respect moet hebben voor testingenieurs, vaak ronduit de snuggerste medewerkers, bij welk bedrijf ook. QA-ingenieurs zijn cruciaal wanneer de eerste samples van een chip beschikbaar zijn, want zij zijn het die beslissen wat het onderdeel wel en niet mag doen. De conversatie met de QA-ingenieur ging ongeveer zo:

Bill: “Vertel eens, hoe gaat het met onze nieuwste high-side driver?”
QA: “Eerlijk gezegd is er een probleem met de kortsluitbeveiliging.”
Bill: “Oh, wat voor probleem?”
QA: (lange pauze) “Het onderdeel uhh .... ontploft.”
Bill: “WAT?!?!”
QA: “Maar maak je geen zorgen, wij hebben een test om te zien of een onderdeel goed is.”
Bill: “Wacht even, wat voor test, wat ben je…?”
QA: (trots) “We sluiten het onderdeel kort. Als het niet ontploft, is het goed!!!”

Naam van bedrijf en product achtergehouden om de schuldige te beschermen (maar jij weet wel over wie ik het heb). Later kwam ik erachter dat ze elke high-side driver op de testbank kortsloten, en als het ding dan ontplofte, juichten alle QA-technici en namen ze een slokje van een drankje voor volwassenen. (De combinatie van drinken en testen wordt nog steeds afgeraden.)

Nog steeds moet ik lachen, als iemand het over een high-side driver heeft.

Moderne high-side drivers zijn nog slimmer en hebben niet alleen kortsluitbeveiliging maar kunnen ook fouten zoals een verbroken verbinding tussen de belasting en de grond detecteren, en potentiële thermische fouten.

Afbeelding 1: de ISO8200BQ van STMicroelectronics wordt geleverd in een TFQFPN32-pakket met een mooie dikke VCC-pad die 45 volt kan verwerken bij 5,6 ampère. Hierdoor kan de octale high-side driver tot 0,7 ampère aan elk van de acht kanalen leveren. (Bron afbeelding: STMicroelectronics)

STMicroelectronics heeft altijd een indrukwekkend assortiment van high-side drivers gehad, die gemakkelijk kunnen worden aangesloten op de meeste microcontrollers. De ISO8200BQ is bijvoorbeeld een octale high-side driver die slimmer is dan sommige mensen waar ik in de jaren 90 mee gewerkt heb. Elk van de acht kanalen heeft een nominale RDS(ON) van 0,11 Ω bij 25 ° C en kan 0,7 ampère verwerken, ongeacht of de belasting inductief, capacitief of resistief is. En ja, hij heeft kortsluitbeveiliging, dus hij zal niet ontploffen. Elk kanaal heeft ook een bescherming tegen te hoge temperaturen, zodat oververhitting wordt vermeden.

De ISO8200BQ kan gemakkelijk op de 8-bits poort van de meeste microcontrollers worden aangesloten, voor onafhankelijke regeling van elk kanaal, en vereist slechts een klein aantal externe componenten. De ISO8200BQ heeft een globale uitgangsvrijgave OUT_EN. Wanneer deze omlaag wordt gezet, worden alle uitgangen gedeactiveerd. Dit verhoogt de veiligheid van de toepassing doordat de microcontroller in staat wordt gesteld om alle belastingen uit te schakelen, iets wat nuttig is in industriële toepassingen, om te voorkomen dat zaken kunnen gaan ontploffen.

Het apparaat heeft ook een actief laag BELASTING-signaal (LOAD\) dat alle gegevens op de ingangspennen IN[1:8] in de logische buffers van het kanaal vergrendelt. Wanneer het BELASTING\ signaal laag is, gaan de gegevens naar de logische buffers van de acht kanalen. Wanneer de BELASTING\ hoog wordt, worden alle gegevens in de buffers vergrendeld. De uitgangen van de high-side driver OUT[1:8] komen overeen met de status van de logische buffers van de acht kanalen wanneer het actieve-lage SYNC (SYNC\) signaal laag wordt, en de driverstatussen zijn vergrendeld wanneer SYNC\ hoog wordt.

Als zowel LOAD\ als SYNC\ de hele tijd laag worden gehouden, gedraagt de ISO8200BQ zich als een gewone high-side driver en worden signalen IN[1:8] onmiddellijk gereflecteerd op OUT[1:8]

Galvanische isolatie maakt alles een heel stuk veiliger, doordat de 5 volt logische zijde van het apparaat elektrisch wordt gescheiden van de 48 hoogspanningszijde van het apparaat. Dit verhoogt de betrouwbaarheid en de veiligheid van het circuit.

Zo wordt het eenvoudig om elke soort belasting aan te sturen, en als hij niet ontploft, is hij (nog steeds) goed!

Achtergrondinformatie over deze auteur

Image of Bill Giovino

Bill Giovino is een ingenieur in elektronica met een BSEE van de Syracuse University. Hij is een van de weinigen die met succes de overstap maakten van ontwerpingenieur naar ingenieur veldtoepassingen en vervolgens naar technologiemarketing.

Meer dan 25 jaar lang heeft Bill met veel toewijding nieuwe technologieën gepromoot ten overstaan van zowel technisch als niet-technisch publiek voor vele bedrijven, waaronder STMicroelectronics, Intel en Maxim Integrated. Toen hij bij STMicroelectronics actief was, hielp Bill bij de doorbraak van de eerste successen van het bedrijf in de sector van microcontrollers. Bij Infineon stond Bill in voor de eerste toepassingen van het microcontrollerontwerp van het bedrijf in de Amerikaanse autosector. Als marketing consultant voor zijn bedrijf CPU Technologies, hielp Bill vele bedrijven om laag presterende producten op te krikken en er een succesverhaal van te maken.

Bill was een van de eersten die het Internet of Things toepaste. Hij plaatste de eerste volledige TCP/IP-stack op een microcontroller. Bill is trouw aan het motto “Verkoop via opvoeding” en wijst op het toenemende belang van duidelijke, goed geschreven mededelingen om producten online te promoten. Hij is moderator van de populaire LinkedIn Semiconductor Sales & Marketing Group en spreekt vlot B2E.

More posts by Bill Giovino