Προστασία από υπερβολική τάση για απορρίψεις φορτίου αυτοκινήτου

Η ανάρτηση εξηγεί ένα κύκλωμα προστασίας από διακοπή υπερβολικής τάσης με τη μορφή φορτίου απόρριψης αυτοκινήτων για την προστασία ευαίσθητων και εξελιγμένων σύγχρονων ηλεκτρονικών αυτοκινήτων από παροδικές ηλεκτρικές αιχμές DC που προέρχονται από ηλεκτρικά οχήματα.

Οι παροδικές τάσεις διαύλου αποτελούν σημαντικό παράγοντα κινδύνου για ολοκληρωμένα κυκλώματα. Η μέγιστη τάση διακοπής που μπορεί να καθοριστεί για να ανέχεται ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα καθορίζεται από το στυλ και την προσέγγιση σχεδιασμού που μπορεί να είναι κυρίως χαμηλή για μικροσκοπικές συσκευές CMOS.

Τι είναι η παροδική τάση

Προσωρινές ή επαναλαμβανόμενες συνθήκες τάσης που χάνουν την απόλυτη προδιαγραφή υψηλότερης τάσης IC ενδέχεται να βλάψουν ανεπανόρθωτα μια συσκευή.

Η αναγκαιότητα για την ασφάλεια υπερβολικής τάσης είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη σε σχέδια αυτοκινήτων 12V και 24V στα οποία οι μεταβατικές τιμές «απόρριψης φορτίου» κορυφής είναι συνήθως τόσο υψηλές όσο οι GOV. Ορισμένες στρατηγικές διαφύλαξης φορτίου απομακρύνουν την είσοδο προσωρινά στο έδαφος μέσω συσκευών παρόμοιων με τις δίοδοι χιονοστιβάδας και MOV.

Η δυσκολία με τη μέθοδο διακλάδωσης είναι ότι μια μεγάλη δύναμη θα μπορούσε ενδεχομένως να καταλήξει σε επεξεργασία.

Τεχνικές Shunt είναι συνήθως ανεπιθύμητες σε περίπτωση που υπάρχει υποχρέωση να παρέχεται συνεχής προστασία σε μια κατάσταση υπερβολικής τάσης (όπως εμφανίζεται με διπλή μπαταρία).

Ο σχεδιασμός

Το κύκλωμα προστασίας από υπερβολική τάση για χωματερές φορτίου αυτοκινήτου που φαίνεται στο σχήμα 1 είναι μια τέλεια αποσύνδεση σειράς ή κύκλωμα κοπής κυκλώματος που έχει κατασκευαστεί για να προστατεύει ένα φορτίο ρυθμιστή μεταγωγής που διαθέτει βέλτιστη τάση εισόδου 24V.

Το κύκλωμα προορίζεται από οικονομικές διακριτές συσκευές και χρησιμοποιεί ένα μόνο Texas Instruments LMV431AIMF.

Δεδομένου ότι αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί μια συσκευή διέλευσης PFET (Q1), μπορεί να υπάρχει οριακή πτώση τάσης προς τα εμπρός ή σχετική απώλεια ισχύος.

Διάγραμμα κυκλώματος

Φιγούρα 1

Ευγένεια : Κύκλωμα προστασίας από τάση για απορρίψεις φορτίου αυτοκινήτου

Πώς λειτουργεί η δίοδος LM431AIMF

Η προσαρμόσιμη αναφορά LMV431AIMF (D1) λειτουργεί καλύτερα για αυτήν την κατάσταση μόνο και μόνο επειδή επιτρέπει ένα φθηνό μέσο για την εξακρίβωση ενός σχολαστικού σημείου ταξιδιού και την παρακολούθηση της βέλτιστης ακρίβειας θερμοκρασίας που καθίσταται αρκετά δύσκολη με μια δίοδο zener ή παρόμοια χρήση άλλων εναλλακτικών επιλογών (1% για το Έκδοση, 0,5% για την έκδοση Β).

Για τη διατήρηση αυτής της ακρίβειας και αξιοπιστίας, οι αντιστάσεις R1 και R2 επιλέγονται για να είναι 1% ανοχή ή μπορεί να προτείνεται μια ακόμη καλύτερη.

Οι μεταβλητές τάσεις αναφοράς μπορούν συνήθως να θεωρηθούν λανθασμένα. Πάρτε για παράδειγμα: 'Τι είναι αυτό το τρίτο καλώδιο που τερματίζει από αυτήν τη δίοδο'; '

Μπορεί να βρείτε πολλούς τύπους αναφορών μεταβλητής τάσης. Διαφορετικά που διαθέτουν διαφορετική ενσωματωμένη τάση, ενώ άλλα με πολικότητα εναλλαγής ρεύματος.

Όλα αυτά μπορούν να ταυτιστούν με δύο βασικά (και αρκετά σημαντικά) στάδια: Ρυθμιζόμενη θερμοκρασία, ακριβής αναφορά τάσης διακένου ζώνης, μαζί με ενισχυτή σφάλματος κέρδους (ενσωματωμένος ως συγκριτής στο κύκλωμα που συζητήθηκε).

Η πλειονότητα των ανταλλακτικών εμφανίζει αποτελέσματα uni-poIar ενσωματώνοντας έναν ανοιχτό συλλέκτη ή έναν πομπό. Το σχήμα 2 δείχνει εννοιολογικά τι μπορεί να αναμένεται στο Texas Instruments LMV431AIMF.

Υπολογισμός της περικοπής κατωφλίου

Η τάση εισόδου ελέγχεται και ελέγχεται από το LMV431 με τη βοήθεια του διαχωριστικό τάσης R1 και R2. Το κύκλωμα που περιγράφεται λεπτομερώς στο Σχήμα 1 έχει διαμορφωθεί έτσι ώστε να ενεργοποιείται στα 19.2V, αν και θα μπορούσε να επιλεγεί μια αυθαίρετη μείωση του επιπέδου, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες εξισώσεις:

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

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

Πως δουλεύει

Η έξοδος του LMV431 μειώνεται μόλις εντοπιστεί ο ακροδέκτης αναφοράς που βρίσκεται πάνω από 1,24V. Η κάθοδος ενός LMV431 είναι ικανή να μειώσει σε επίπεδο κορεσμού περίπου 1,2V.

Το αναφερόμενο επίπεδο μπορεί να είναι αρκετό για να απενεργοποιήσετε το Q2. Το Q2 επιλέχθηκε κυρίως με το χέρι για να φέρει ένα αυξημένο κατώφλι πύλης (> 1,3V). Δεν συνιστάται η χρήση αντικατάστασης για το Q2 χωρίς να το λαμβάνετε υπόψη.

Οι συνθήκες λειτουργίας των chip για D1, Q2 και Q1 υποδεικνύονται στον Πίνακα 1 για την κατάσταση που περιλαμβάνει μια κοπή σημείου 19,2V.

Η κατάσταση λειτουργίας των κυκλωμάτων περιγράφεται λεπτομερώς στο Σχήμα 3. Η μείωση της στάθμης αναμένεται να είναι περίπου στα 2,7V έως GOV. Κάτω από περίπου 2,7V το κύκλωμα μπορεί να φαίνεται να περνά στην κατάσταση εκτός λειτουργίας.

Ο λόγος είναι η απουσία επαρκούς τάσης εισόδου για να ανεβεί η πύλη στα όρια πηγής των Q1 και Q2.

Ενώ βρίσκεται σε κατάσταση απενεργοποίησης, το κύκλωμα προσφέρει περίπου 42 kQ στην είσοδο (εκτός λειτουργίας κατάσταση ηρεμίας). Οι δίοδοι Zener D2 και D3 είναι ζωτικής σημασίας για τον περιορισμό της πύλης υπερβολής σε τάσεις πηγής όπως εκφράζονται από Q και Q2 (που ενδέχεται να μην επιτρέπεται να υπερβαίνουν τα 20V).

Το D3 αναστέλλει επίσης την κάθοδο του D, από τη λήψη πάνω από το καθορισμένο όριο των 35V. Το Resistor Rd διασφαλίζει μια συμβιβασμένη προκατάληψη για το Q2 έτσι ώστε να μπορεί να εκπληρώσει τη διαρροή αποστράγγισης του Q2 σε κατάσταση απενεργοποίησης.

Είναι σημαντικό να παρακολουθείτε τη δίοδο αμαξώματος στο Q, συνεπάγεται ότι δεν παρέχει προστασία στο φορτίο για λάθος συνδεδεμένη μπαταρία (αντίθετες τάσεις εισόδου πολικότητας).

Για να μπορέσουμε να προστατέψουμε την κατάσταση λανθασμένης πολικότητας της μπαταρίας, μπορεί να είναι σκόπιμο να ενσωματωθεί μια δίοδος μπλοκαρίσματος ή μια ενισχυμένη εναλλακτική (το ένα πίσω από το άλλο) PFET μπορεί επίσης να απαιτείται.

Το κύκλωμα μπορεί να θεωρηθεί ότι αποδίδεται αμέσως, αν και αποκαθιστά τις συνθήκες μάλλον αργά. Ο πυκνωτής C, εμφανίζει γρήγορη εκφόρτιση σε αρνητικό μέσω του LMV431 σε μια ζυγή υπερβολικής τάσης.

Μόλις η κατάσταση επανέλθει στην κανονική, η επανασύνδεση συγκρατείται ελαφρώς από τις μεταβλητές χρονικής καθυστέρησης R3-C1.

Ένας σημαντικός αριθμός φορτίων (που μπορεί να είναι ρυθμιστές) χρησιμοποιούν σημαντικούς πυκνωτές εισόδου που επιτρέπουν την καθυστέρηση χρόνου για το κύκλωμα αποκοπής να λειτουργεί, αναστέλλοντας τον παροδικό ρυθμό διακοπής λειτουργίας.

Το μοτίβο εργασίας του τυπικού παροδικού και η διαθέσιμη χωρητικότητα καθίστανται υπεύθυνοι καθορίζουν τον προβλεπόμενο χρόνο απόκρισης καθυστέρησης.

Η εφαρμογή διακοπής λειτουργίας από το προτεινόμενο κύκλωμα προστασίας από τάση υπέρ της φόρτωσης φορτίου αυτοκινήτου πραγματοποιείται σε περίπου δώδεκα δευτερόλεπτα. Οι αναμενόμενες υψηλότερες παροδικές περίοδοι αύξησης περιορίζονται σε ισορροπημένο επίπεδο με τις αναφερόμενες περιόδους κατά C (φορτίο).

Αυτό το κύκλωμα επαληθεύτηκε με C (φορτίο) 1 pF. Μπορεί να δοκιμαστεί μεγαλύτερο φορτίο και είναι εντάξει λαμβάνοντας υπόψη την ταχεία αύξηση, θα πρέπει να υπάρχουν μεταβατικά μειωμένης αντίστασης πηγής.