Ochrana proti prepätiu pre skládku automobilového nákladu

Príspevok vysvetľuje ochranný obvod proti prerušeniu prepätia vo forme záťaže automobilového sklápača na ochranu citlivej a sofistikovanej modernej automobilovej elektroniky pred prechodnými jednosmernými elektrickými hrotmi vychádzajúcimi z elektrického vozidla.

Prechodné napätia zbernice sú významným rizikovým faktorom pre integrované obvody. Maximálne prierazné napätie, ktoré môže byť podľa špecifikácie integrovaného obvodu tolerované, je určené jeho štýlovým a dizajnovým prístupom, ktorý môže byť pre malé zariadenia CMOS prevažne nízky.

Čo je prechodné napätie

Prechodné alebo opakujúce sa okolnosti pod napätím, ktoré spochybňujú absolútne najvyššie napätie IC, môžu zariadenie nenávratne poškodiť.

Nevyhnutnosť bezpečnosti pri prepätí prevláda hlavne v automobiloch s napätím 12 V a 24 V, pri ktorých sú prechodové špičky „zaťaženia“ zvyčajne také vysoké ako GOV. Určité stratégie zabezpečenia záťaže bočia vstupom prechodne od zeme cez zariadenia podobné lavínovým diódam a MOV.

Ťažkosti s bočnou metódou spočívajú v tom, že by sa mohla nakoniec spracovať veľká časť sily.

Shuntové techniky sú zvyčajne nežiaduce, ak existuje povinnosť zabezpečiť nepretržitú ochranu počas celej situácie s prepätím (ako to vyplýva z dvojitej batérie).

Dizajn

Ochranný obvod proti prepätiu pre vypúšťanie záťaže automobilu znázornený na obrázku 1 je dokonalým sériovým odpojením alebo sériovým odpojením obvodu, ktorý bol skonštruovaný tak, aby chránil zaťaženie spínacieho regulátora, ktoré malo optimálne vstupné napätie 24 V.

Obvod je navrhnutý z ekonomických samostatných zariadení a využíva jediné Texas Instruments LMV431AIMF.

Vzhľadom na to, že tento obvod využíva priechodné zariadenie PFET (Q1), môže dôjsť k marginálnemu poklesu napätia vpred alebo k súvisiacej strate výkonu.

Schéma zapojenia

Postava 1

Zdvorilosť : Ochranný obvod proti prepätiu pre skládku zaťaženia automobilov

Ako funguje dióda LM431AIMF

Adaptabilná referencia LMV431AIMF (D1) funguje najlepšie pre túto situáciu len preto, že umožňuje lacné prostriedky na zistenie dôkladného vypínacieho bodu a sledovanie optimálnej presnosti teploty, ktorá je pri zenerovej dióde alebo pri použití iných alternatívnych možností (1% pre Verzia A, 0,5% pre verziu B).

Pre zachovanie tejto presnosti a spoľahlivosti sú rezistory R1 a R2 vybrané s toleranciou 1% alebo sa môžu odporučiť ešte lepšie.

O premenlivých referenčných napätiach sa dá zvyčajne uvažovať nesprávne. Vezmime si napríklad: „Čo je to za tretí vodič zakončený touto diódou?“

Môžete nájsť množstvo typov referencií variabilného napätia. Rôzne majú rôzne zabudované nastavené napätie, zatiaľ čo iné majú polaritu smeru striedavého prúdu.

Všetky z nich môžu byť identifikované v niekoľkých základných (a dosť významných) fázach: teplotne regulovaná, presná referencia napätia v pásmovej medzere, spolu so zosilňovačom chyby zosilnenia (začlenený ako komparátor do diskutovaného obvodu).

Väčšina častí vykazuje jednopólové výsledky zabudovaním otvoreného zberača alebo žiariča. Obrázok 2 naznačuje koncepčne, čo možno očakávať vo vnútri prístroja Texas Instruments LMV431AIMF.

Výpočet medznej hodnoty

Vstupné napätie je kontrolované a riadené pomocou LMV431 pomocou delič napätia R1 a R2. Obvod uvedený na obrázku 1 je nakonfigurovaný tak, aby sa aktivoval pri 19,2 V, aj keď je možné zvoliť ľubovoľné zníženie úrovne, ktoré je možné zistiť pomocou nasledujúcich rovníc:

Vtrip = 1,24 x (R1 + R2 / R1)

R2 = R1 (Vtrip / 1,24 - 1)

Ako to funguje

Výstup LMV431 klesá, akonáhle je detekovaný nastavený referenčný kolík nad 1,24V. Katóda LMV431 je schopná znížiť na úroveň nasýtenia približne 1,2 V.

Uvedená úroveň môže stačiť na vypnutie Q2. Q2 bol prevažne ručne vyberaný na prenášanie zvýšeného prahu brány (> 1,3 V). Neodporúča sa používať náhradu za Q2 bez toho, aby ste to zvážili.

Prevádzkové podmienky čipu pre D1, Q2 a Q1 sú uvedené v tabuľke 1 pre stav zahŕňajúci zníženie bodu o 19,2 V.

Prevádzkové podmienky obvodov sú podrobne uvedené na obrázku 3. Očakáva sa, že zníženie hladiny bude približne v oblasti 2,7 V až GOV. Pod asi 2,7 V môže byť videný prechod obvodu do vypnutej situácie.

Dôvodom je absencia dostatočného vstupného napätia na vyrovnanie prahových hodnôt brány k zdroju Q1 a Q2.

Pokiaľ je vo vypnutom stave, obvod ponúka na vstup okolo 42 kQ (pokojové zaťaženie pri vypnutom stave). Zenerove diódy D2 a D3 sú rozhodujúce na obmedzenie prekročenia hradlového napätia na zdrojové napätie vyjadrené pomocou Q a Q2 (ktoré nesmie prekročiť 20 V).

D3 rovnako inhibuje katódu D v streľbe nad stanovenú hranicu 35V. Rezistor Rd zaisťuje narušenú zaujatosť voči Q2, aby mohla vo vypnutom stave splniť únik odtoku Q2.

Je dôležité sledovať diódu na telese v Q, čo znamená, že nepreberá žiadne zabezpečenie záťaže pre nesprávne pripojenú batériu (vstupné napätia s opačnou polaritou).

Aby bolo možné zabezpečiť stav nesprávnej polarity batérie, môže byť vhodné zabudovať blokovaciu diódu alebo môže byť tiež potrebný zosilnený alternátor (jeden za druhým) PFET.

Okruh je možné pripísať okamžitému uvedeniu do činnosti, aj keď podmienky sa pomaly obnovujú. Kondenzátor C vykazuje rýchle vybíjanie na záporné napätie cez LMV431 pri snímaní párneho prepätia.

Hneď ako sa situácia vráti do normálu, premenné časového oneskorenia R3-C1 mierne zdržia opätovné pripojenie.

Značný počet záťaží (čo môžu byť regulátory) využíva značné vstupné kondenzátory, ktoré umožňujú časové oneskorenie vypínacieho obvodu tak, že inhibuje prechodnú rýchlosť prechodu.

Zodpovedným je pracovný vzor štandardného prechodného stavu a dostupná kapacita, ktoré určujú zamýšľaný čas odozvy oneskorenia.

Vypnutie implementácie navrhovaného ochranného obvodu proti prepätiu pre skládku automobilového nákladu sa uskutoční približne za dvanásť sekúnd. Očakávané najvyššie prechodné periódy nárastu sú vo vyváženej úrovni obmedzené na uvedené obdobia C (záťaž).

Tento obvod bol overený s C (záťaž) 1 pF. Je možné vyskúšať väčšie zaťaženie a je to v poriadku, ak vezmeme do úvahy rýchle prepätie, musia byť prítomné prechodné stavy so zníženou impedanciou zdroja.