Dalam hal perlindungan, bagaimana sirkuit catu daya otomotif ini terlihat?

9

Kata pengantar

Ini adalah rangkaian catu daya yang saya rancang yang akan menjadi bagian dari perangkat yang lebih besar. Maksud yang sangat mendasar adalah bahwa ia akan mengambil tenaga otomotif standar + 12V dan menghasilkan output 5V dan output 3.3V, semuanya sekaligus melindungi perangkat pada umumnya dari nasties yang mungkin ada dalam sistem kelistrikan otomotif run-of-the-mill Anda . Ini termasuk, tetapi tidak terbatas pada:

  • membalikkan polaritas
  • arus lebih
  • kesedihan beban
  • transien cepat (- / + 200V)

Demi mendapatkan umpan balik yang konstruktif, saya akan mencoba dan menjelaskan mengapa saya mendesain sirkuit seperti yang diposting. Saya telah melakukan beberapa Googling dan mendapatkan bantuan dari EE profesional sehingga ini adalah puncak dari semua penelitian dan bantuan itu.

Rancangan

Saya mulai dengan LT1963 dari Linear. Ini adalah regulator tegangan linier dasar yang saya rancang seluruh rangkaian catu daya. Ini cukup mudah, memasok arus yang saya inginkan tanpa perlu paralel atau dukung-dukungan dari sebuah transistor, dll. Saya mengujinya, berfungsi dengan baik, terus maju.

Selanjutnya, saya tahu nilai maks absolut 20V bisa sedikit rendah mengingat beberapa paket lompatan baterai yang dimiliki truk darurat otomatis bisa 24V. Tambahkan ke fakta bahwa Anda memiliki dump beban dan transien 200V cepat yang bisa bersembunyi di sistem listrik Anda ... dan itu adalah lompatan singkat untuk memutuskan saya perlu perlindungan tegangan lebih.

Aku pergi dengan dua pendekatan: Saya memutuskan untuk menggunakan LT4356 lonjakan stopper IC dari Linear dan SMDJ40CA dioda TVS dari Littelfuse. Singkatnya, LT4356, memberi saya perlindungan tegangan lebih yang dapat dikonfigurasi, perlindungan undervoltage, dan perlindungan arus lebih dengan mengendalikan MOSFET untuk membatasi aliran tegangan / arus. Itu diperiksa oleh pengguna dalam pertanyaan ini dan, seperti yang saya mengerti, digunakan dalam perangkat kendaraan darurat. Cukup baik untukku! Sejauh TVS, setelah melakukan banyak membaca pada pertanyaan tersebut, bersama dengan sumber lain ... Saya memutuskan untuk pergi dengan tegangan penjepit ~ 48V dan peringkat penanganan daya 5000W. Berdasarkan posting di atas, sepertinya ini harus menjadi titik awal yang cukup bagus.

Dari menggunakan LT4356, saya mendapat perlindungan arus lebih secara gratis, tetapi saya memutuskan untuk memasang sekering PTC karena, well, mungkin sesuatu di depan beban akan menarik terlalu banyak. Siapa tahu. Asuransi murah untuk saya. Saya juga menambahkan dioda Schottky standar, yang diberi peringkat untuk penggunaan saya saat ini, untuk membangun perlindungan polaritas terbalik. Saya bisa saja dengan MOSFET back-to-back tetapi memutuskan itu terlalu rumit mengingat bahwa kehilangan daya itu akan menghindari hanya memanifestasikan dirinya sebagai lebih banyak panas di regulator tegangan.

Pada titik ini, saya telah mencapai perlindungan undervoltage, overvoltage, dan arus lebih. TVS harus mampu menangani dump muatan dengan cukup baik. Atas rekomendasi dari EE yang saya ajak ngobrol, saya juga memasang tutup keramik 100pF di input daya di JP1 untuk membantu dengan lonjakan yang sangat cepat.

Sirkuit (klik untuk versi besar)

masukkan deskripsi gambar di sini

Pertanyaan Saya Kepada Anda Siswa Baik

Dalam cara yang sangat mendasar "yeah, ini tidak buruk / eh, perlu beberapa cara" ... bagaimana ini terlihat bagi kalian? Saya tidak merancang produk untuk beberapa perusahaan lain dengan spesifikasi dan standar yang harus dijalani. Saya hanya merancang perangkat ini untuk diri saya sendiri dan saya hanya ingin itu berfungsi dengan baik dan tidak digoreng jika sistem kelistrikan mobil saya melonjak atau jika ada dump atau lonjakan beban, dll. Setiap kritik konstruktif tentang cara mencapai yang lebih baik adalah selamat datang, tapi tolong jangan mengubahnya menjadi debat akademis tentang pertanyaan yang diajukan atau sesuatu jika Anda bisa membantu. :)

power-supply automotive Toby Lawrence
sumber
1
Bukankah kita perlu melihat halaman kedua dari skema? Dikatakan "Sheet 1/2". // Beberapa label, seperti VIN, dan BPOS, hanya muncul sekali. Kemana mereka pergi? // Berapa VCLEAN untukmu?
Telaclavo
Skema itu tidak sebersih yang seharusnya. :( Ada lembar kosong lain dalam skema, tetapi lembar yang saya posting adalah bagian catu daya secara keseluruhan. Seperti yang disebutkan dalam komentar saya di bawah ini, saya merusak label bersih pada pass pertama, jadi saya perlu memposting yang baru, versi terbaru ketika saya kembali ke PC rumah saya. :) VCLEAN hanyalah umpan baterai yang dilindungi ke regulator.
Toby Lawrence
Diperbarui pos asli dengan nomor bagian baru, beberapa koreksi nomor dan skema baru dengan label arah, dll.
Toby Lawrence
1
Bisakah Anda memasang kembali gambar rangkaian, mungkin di imgur atau sesuatu.
bluehavana

Jawaban:

3

Lulus pertama:

  1. Skema Anda membingungkan. Apa hubungan antara JP1-1, VIN, BPOS dan tegangan baterai?

  2. Anda harus memiliki sekering pada input positif 'di depan' sirkuit perlindungan Anda (di sisi baterai). Anda tidak pernah tahu bagaimana segala sesuatunya dapat gagal dalam kehidupan nyata.

    Mengingat orientasi D2, umpan baterai harus JP1-1, benar? Jika demikian, dan jika Anda memiliki baterai terbalik, TVS searah Anda akan menghasilkan arus besar (itu memang akan bertindak seperti dioda) dan mencairkan hal-hal, dan PTC Anda tidak berdaya untuk membantu.

    Anda mungkin ingin mempertimbangkan TV bidirectional 5.0SMDJ30CA (perhatikan C ekstra) sehingga akan menjepit terlepas dari polaritasnya.

    Jika VIN adalah umpan baterai, sirkuit Anda tidak akan berfungsi karena D2 akan memblokir sepanjang waktu.

Adam Lawrence
sumber
1.) Saya menyadari setelah memposting bahwa label saya berantakan. Saya tidak menggunakan komputer dengan Eagle untuk memperbaikinya, tetapi: VIN = BPOS = JP1-1. JP1-1 adalah input dari aki mobil. Saya memiliki label directional net dalam versi yang diperbarui tetapi tidak ada tautan ke gambar yang diperbarui. :( 2.) Tercatat! Pikiranku, setelah melihatnya sebentar, tetapi untuk memiliki tutupnya dulu (untuk meredam paku lebih baik), kemudian sekering, kemudian dioda polaritas terbalik dan MAKA TV. Balikkan seluruh bagian kecil itu. Namun, mungkin TV dua arah akan lebih baik sehingga saya bisa meletakkannya di depan D2 untuk melindunginya.
Toby Lawrence
@TobyLawrence Anda harus melakukan sesuatu untuk membatasi arus TVS dalam kondisi baterai terbalik. Memindahkannya setelah diode pemblokiran akan mencapai ini, tetapi Anda masih harus memiliki semacam perangkat pembatas arus langsung secara seri dengan tegangan baterai, sebelum sirkuit lainnya. Sebaiknya ikat Anda kembali ke sasis produk Anda, sehingga jika diberi energi oleh baterai, perangkat yang membatasi arus akan mengisolasi sirkuit dan menjaga semuanya aman.
Adam Lawrence
Err, tapi untuk TV yang diberikan, tegangan gangguan minimum adalah sekitar ~ 33V. Jadi dengan asumsi saya punya TV dua arah, secara teori seharusnya bisa hidup baik-baik saja di depan D2, bukan? Tentu, paku dan memuat dump dan apa pun di atas ~ 33V akan membuat dioda melakukan, tetapi dalam sistem otomotif 12V, itu harus menjadi peristiwa sementara yang justru mengapa TVS berukuran sangat besar.
Toby Lawrence
@TobyLawrence TVS searah bertindak seperti zener. Milik Anda akan rusak pada 33V jika katoda dibawa lebih tinggi dari anoda, tetapi bertindak seperti dioda normal jika anoda dibawa lebih tinggi dari katoda. Jika Anda ingin menjepit terlepas dari polaritasnya, Anda benar karena Anda membutuhkan TV dua arah. Dalam produksi, lebih aman menggunakan TVS dua arah karena jika pabrikan memasangnya mundur, tingkah lakunya tidak berubah.
Adam Lawrence
Benar, masuk akal. :) Saya telah pergi ke depan dan mengubah skema untuk TVS dua arah. Yah, saya benar-benar beralih ke dua dari mereka untuk penanganan daya yang sedikit lebih dan tegangan penjepit sedikit lebih tinggi. : D
Toby Lawrence