Elektroniknet Logo

Powermanagement-ICs

High-Side-Schalter schützen

Maxim Integrated, High-Side Switch, MAX14915
© Maxim Integrated

High-Side-Schalter von Aktuatoren im industriellen Einsatz unterliegen anspruchsvollen Betriebsbedingungen. Controller-ICs mit integrierten Sicherheitsfunktionen können den Betrieb überwachen und geeignete Maßnahmen ergreifen, um in derartigen Fällen Schäden zu verhindern.

Sich auf Fehler nicht vorzubereiten heißt, Fehler vorzuprogrammieren. Dieses Sprichwort müssen Entwickler von Geräten für die moderne automatisierte Produktion im Hinterkopf behalten, denn Fehler sind hier nicht gestattet. Mit Dutzenden von Aktoren, die gleichzeitig Relais- und Magnetventile öffnen und schließen, können diese rauen, mit EMV-Störungen behafteten und anspruchsvollen Umgebungen die Leistungsfähigkeit selbst der robustesten Komponenten an ihre Grenzen bringen.

Somit ist eine sorgfältig konzipierte Schutzschaltung erforderlich, um sicherzustellen, dass die Aktoren nicht über ihre sicheren Betriebsgrenzwerte hinaus belastet werden. Dennoch können auch die besten Pläne fehlschlagen und eine unvorhergesehene Überlast oder ein unerkannter Kurzschluss können eine Schaltkomponente schnell zerstören und zu kostenintensiven Produktionsausfällen führen.

Im Folgenden wollen wir die Funktionsweise des High-Side-Schalters erläutern und einige häufige Betriebs- und Fehlerbedingungen betrachten, die, wenn sie nicht rechtzeitig erkannt und behoben werden, einen Schalter und/oder seine Steuerung dauerhaft beschädigen oder sogar zerstören können. Danach beleuchten wir eine Lösung mit einem neuen Controller-IC, das eine Vielzahl von Sicherheits- und Schutzfunktionen integriert und sich damit dafür eignet, High-Side-Schalter beim Auftreten von Fehlerbedingungen bestmöglich zu schützen.

Relevante Anbieter

Maxim Integrated, High-Side Switch, MAX14915
Bild 1: Vereinfachte High-Side-Schalteranordnung.
© Maxim Integrated

Was ist ein High-Side-Schalter?

Als High-Side-Schalter bezeichnet man in der Regel einen Transistor, der die Versorgungsschiene mit hoher Spannung (typischerweise 24 V in einer industriellen Anwendung) zur Last aufschaltet oder unterbricht. Für diese Art der Anordnung wird ein n-Kanal-FET benötigt, der im Sättigungsbereich arbeitet (Bild 1). Ein Ein/Aus-Signal mit niedriger Spannung wird von einem Mikrocontroller an den Controller-IC des Schalters gesendet, der dann bedarfsgerecht die zum Ein- und Ausschalten des Schalters erforderliche höhere Gate-Spannung liefert. Diese einfachen Schaltungen, manchmal auch als digitale Ausgänge bezeichnet, kommen in industriellen Aktuatoren häufig zum Einsatz, um Ventile zu öffnen und zu schließen, Magnete zu aktivieren und Motoren zu bremsen.

In einigen Ausführungen dieser Schaltbausteine, wie zum Beispiel dem MAX14915 von Maxim Integrated, ist der Schalter in den Controller-IC integriert, während er in anderen Implementierungen ein externes diskretes Bauteil ist. Die erstere Variante überzeugt durch die Integration. Die zweite Variante bietet den Vorteil, dass hier ein Schalter mit einem für eine bestimmte Last geeigneten Antriebsstrom frei gewählt werden kann.

Welche Betriebs- und Fehlerbedingungen treten in Produktionsumgebungen häufig auf, die sich auf einen High-Side-Schalter negativ auswirken können? Und mit welchen Ansätzen kann der Schaltkreis im Falle des Auftretens dieser Bedingungen vor dauerhaften Schäden geschützt werden?


  1. High-Side-Schalter schützen
  2. Welche Fehler können auftreten?
  3. Wie der High-Side-Controller schützt

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Maxim Integrated Products