Perlindungan terhadap bahaya pasokan listrik otomotif

14

Saya sedang mencari cara untuk melindungi sirkuit kecil yang akan digunakan di dalam mobil atau truk (sistem tenaga 12V atau 24V). Rangkaian mengkonsumsi sekitar 12-15W. Saya menggunakan modul konverter DC / DC terisolasi yang dapat mengatur 9-36V ke 3.3V.

Saya mencari rangkaian yang disarankan atau IC pengontrol yang dapat mengatasi bahaya yang biasa:

  1. Load Dump Spikes
  2. Tegangan terbalik
  3. Perlindungan OV / UV
  4. Kebisingan umum di saluran listrik.
  5. ... Apa pun yang mungkin saya lewatkan.

Saat ini saya melihat LTC4365 dari Linear Technologies. Saya sudah berpikir untuk menggunakannya bersama dengan TVS dua arah, menjepit tegangan ke 32V dan melindungi semuanya dengan sekering yang bertiup cepat.

Apakah ini solusi yang tepat atau apakah saya melewatkan sesuatu di sini?

power protection automotive Nico Erfurth
sumber
5
Saya menambahkan tautan ke lembar data LTC4365. Kami berusaha membuat pengguna sadar akan pentingnya hal ini, terutama untuk bagian yang kurang umum, sehingga orang lain tidak perlu mencarinya dan semua orang pasti akan membicarakan hal yang sama. Hanya berusaha menumbuhkan kebiasaan baik.
stevenvh

Jawaban:

15

Load-dump

... adalah pembunuh - TVS Anda harus mengubah sejumlah besar energi menjadi panas tanpa meletus.

ISO7637 untuk sistem 12V memiliki puncak lonjakan hingga ~ 90V dengan kenaikan waktu 5-10ms yang bertahan hingga 400ms dari resistansi sumber serendah 0,5ohms. Itu beberapa ratus Joule energi dalam waktu kurang dari setengah detik!

Tidak semua itu harus masuk ke dalam penekan - hanya kelebihan di atas tegangan penjepit (tapi masih ~ 60V dalam kasus Anda)

Sisi baiknya, load-dumps sangat jarang, jadi jika ini hanya sekali dan Anda tidak keberatan dengan risiko kecil, Anda bisa mengabaikannya.

Paku transien cepat

Ini dapat mencapai 200V ketika wiper dimatikan misalnya - menyediakan rute kapasitif (nilai tegangan tinggi) bagi mereka untuk mendarat tepat di dekat input.

Tegangan berlebih jangka panjang

Elektronika otomotif sering ditentukan untuk bertahan 24V selama beberapa menit (karena ketika mobil melompat dari truk 24V) dan 48V hingga satu menit (IIRC) karena kadang-kadang 2 baterai truk digunakan untuk menyediakan pengisian daya cepat untuk mendapatkan sebuah mobil bergerak dalam kondisi ekstrim! Penekan spike Anda mungkin muncul dalam kondisi seperti itu.

Putus sekolah

Kehilangan baterai juga dapat menjadi signifikan, ada tes di industri yang melibatkan serangkaian tegangan baterai yang turun ke 0V - Anda harus memiliki kapasitansi internal yang cukup untuk menjaga rel pasokan Anda tetap tinggi ketika itu terjadi.

Spesifikasi persyaratan dunia nyata

Jika Anda ingin contoh bagaimana hal ini dapat terjadi, kompatibilitas elektromagnetik (EMC) Ford, yang mencakup pengujian sementara, tersedia di web:

Komponen Spesifikasi EMC EMC-CS-2009

Cari di dalamnya untuk "sementara" dan "putus sekolah" untuk melihat desain seri-produksi seperti apa yang cocok!

Martin Thompson
sumber
Terima kasih atas jawabannya dan tautannya. PDF sangat informatif. Satu hal yang saya tidak yakin tentang Transien Cepat yang Anda sebutkan. Saya telah memindai dokumen yang saya temukan adalah penyebutan Tes pulsa AG. C1 / C2 terlihat seperti yang Anda sebutkan, apakah itu benar?
Nico Erfurth
@ Masta79: Hampir semua transien AF adalah apa yang saya maksudkan dengan "transien cepat", meskipun beberapa memang lebih cepat daripada yang lain. Mereka lebih pendek daripada load-dump ... Maaf atas kebingungan!
Martin Thompson
6

Anda sepertinya telah menjawab pertanyaan Anda sendiri. The LTC4365 mungkin solusi yang baik. Lembar data mengatakan tidak ada TVS yang diperlukan, tapi saya masih akan menggunakannya.
Apakah LTC4365 diikuti oleh kapasitor penyangga untuk menangani penurunan dalam tegangan baterai. Jika baterai juga digunakan untuk motor starter , maka tegangannya mungkin tidak terhindarkan turun, terutama ketika Anda mengonsumsi 15W (yaitu 4,5A pada 3,3V).
Jika kapasitor memiliki nilai yang agak besar, Anda mungkin ingin menggunakan sekering yang lebih lambat , jika tidak, kapasitor akan meledak saat dinyalakan. (Sekring tidak menawarkan perlindungan ekstra atas LTC4365 selain membatasi kerusakan jika terjadi kegagalan komponen).

Ada alasan khusus mengapa Anda ingin menggunakan konverter DC-DC yang terisolasi ? Biasanya tidak diperlukan untuk pengoperasian baterai.

stevenvh
sumber
3

Jika Anda sudah memiliki konverter DC-DC isolasi yang dapat menangani hingga 36V, itu tidak terdengar seperti Anda membutuhkan lebih banyak. Saya tidak mengerti apa yang menurut Anda akan dilakukan LTC4365 untuk Anda. Konverter Anda sudah dapat menangani 36V sendiri, yang sebenarnya sedikit lebih tinggi daripada 34V yang diperingkat oleh LTC4365.

Olin Lathrop
sumber
1
Ide saya adalah hanya melindungi LTC4365 dengan tranzorb. Membatasi arus maksimum dengan resistor. Segala sesuatu di belakang akan dilindungi oleh LTC4365 dan MOSFET. Mereka harus dinilai untuk 100V + sesuai. Karena LTC juga memberikan batasan arus masuk cepat dan membalikkan perlindungan baterai, itu terdengar seperti kesepakatan yang manis bagi saya.
Nico Erfurth
1
@Masta: Tetapi jika Anda dapat melindungi LTC4365 seperti itu, yang hanya diberi peringkat 34V, mengapa Anda tidak dapat melindungi konverter 36V DC-DC dengan cara yang sama? Maka Anda bisa kehilangan LTC4365 sama sekali. Saya tidak melihat apa yang ditambahkan di pengaturan Anda.
Olin Lathrop
1
Seperti yang telah dinyatakan Martin jika saya melindungi seluruh rangkaian melalui transorb, ia harus membakar seluruh energi dari dump beban, yang bisa sangat banyak. Dengan solusi saya, saya dapat membatasi arus sehingga LTC masih dapat bekerja. LTC kemudian dapat mendeteksi situasi OV dan mematikan MOSFET sehingga transien tidak dapat mencapai sisa sirkuit saya. Dengan ini peluang meniup sekring HARUS juga menjadi sangat berkurang. Kecuali saya sangat masif. :)
Nico Erfurth
2

Untuk perangkat perlindungan brute force: ST: RBO040

BANYAK ribuan perangkat di kepolisian dan aplikasi kendaraan darurat lainnya dengan bagian ini pada konektor ke garis + 12V. Tidak mewah tetapi akan menyelamatkan sirkuit Anda dari sebagian besar acara sementara.

ralph garvin
sumber