Zaščita pred prenapetostjo za avtomobilsko odlaganje tovora

Prispevek pojasnjuje zaščitno vezje za izklop prenapetostne napetosti v obliki avtomobilskega bremenskega tovora za zaščito občutljive in dovršene sodobne avtomobilske elektronike pred prehodnimi enosmernimi električnimi konicami, ki se širijo iz elektrike vozila.

Prehodne napetosti vodila so pomemben dejavnik tveganja za integrirana vezja. Najvišjo napetost okvare, ki jo lahko določi integrirano vezje, določa njegov slog in oblikovalni pristop, ki je lahko pri majhnih napravah CMOS pretežno nizek.

Kaj je prehodna napetost

Prehodne ali ponavljajoče se napetostne okoliščine, ki premagajo absolutno najvišjo napetostno vrednost IC, lahko nepopravljivo škodujejo napravi.

Potreba po prenapetostni varnosti je zlasti razširjena pri avtomobilskih 12V in 24V izvedbah, pri katerih so prehodni učinki največje obremenitve običajno tako visoki kot GOV. Nekatere strategije zaščite pred obremenitvijo pretvorijo vhodni prehod na tla prek naprav, podobnih plazovitim diodam in enotam MOV.

Težava pri metodi ranžiranja je v tem, da bi lahko na koncu predelali veliko moči.

Tehnike ranžiranja so običajno nezaželene, če obstaja obveznost stalne zaščite v celotni prenapetostni situaciji (kot se izkaže z dvojno baterijo).

Dizajn

Vezje za zaščito pred prenapetostjo za avtomobilsko odlagališče obremenitve, prikazano na sliki 1, je popoln serijski odklop ali serijski prerez, ki je bil zgrajen za zaščito obremenitve preklopnega regulatorja z optimalno vhodno napetostjo 24V.

Vezje je namenjeno varčnim diskretnim napravam in uporablja eno samo Texas Instruments LMV431AIMF.

Glede na to, da to vezje uporablja prehodno napravo PFET (Q1), lahko pride do mejnega padca napetosti naprej ali s tem povezane izgube moči.

Shema vezja

Slika 1

Vljudnost : Prenapetostno zaščitno vezje za avtomobilsko odlaganje tovora

Kako deluje dioda LM431AIMF

Prilagodljiva referenca LMV431AIMF (D1) najbolje deluje v tej situaciji samo zato, ker omogoča poceni način za natančno določitev točke potovanja in spremljanje optimalne natančnosti temperature, kar postane precej težko s cenerjevo diodo ali podobno z uporabo drugih alternativnih možnosti (1% za Različica, 0,5% za različico B).

Za ohranitev te natančnosti in zanesljivosti so izbrani upori R1 in R2 1% tolerance ali še boljše.

Običajno lahko napačno razmišljamo o spremenljivih referenčnih napetostih. Vzemimo na primer: 'Katera tretja žica se končuje s to diodo'? '

Tu lahko najdete številne vrste referenc spremenljive napetosti. Različni imajo različno vgrajeno nastavljeno napetost, drugi pa imajo polarnost smeri izmeničnega toka.

Vse jih je mogoče identificirati z nekaj temeljnimi (in precej pomembnimi) stopnjami: Natančno referenčna napetost pasovne vrzeli, regulirana s temperaturo, skupaj z ojačevalnikom napake ojačenja (vključen kot primerjalnik v obravnavanem vezju).

Večina delov kaže enopolne rezultate z vključitvijo odprtega kolektorja ali oddajnika. Slika 2 konceptualno prikazuje, kaj lahko pričakujemo znotraj Texas Instruments LMV431AIMF.

Izračun meje praga

Vhodno napetost s pomočjo LMV431 preverja in nadzoruje delilnik napetosti R1 in R2. Vezje, prikazano na sliki 1, je konfigurirano tako, da se aktivira pri 19,2 V, čeprav je mogoče izbrati poljuben prerez nivoja, ki ga lahko ugotovimo z uporabo naslednjih enačb:

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

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

Kako deluje

Izhod LMV431 se zmanjša takoj, ko je zaznani referenčni zatič nad 1,24 V. Katoda LMV431 lahko zniža na nasičenost približno 1,2 V.

Omenjena raven je lahko ravno dovolj za izklop Q2. Q2 je bil pretežno ročno izbran, da je imel povišan prag vrat (> 1,3 V). Ne priporočamo uporabe nadomestka za Q2, ne da bi to upoštevali.

Pogoji delovanja čipa za D1, Q2 in Q1 so navedeni v tabeli 1 za stanje, ki vključuje rezanje točke 19,2 V.

Stanje obratovanja vezij je podrobno prikazano na sliki 3. Pričakuje se, da bo nivo nivoja približno v območju 2,7 V do GOV. Pod približno 2,7 V je mogoče videti vezje, ki prehaja v izklopljeno stanje.

Razlog je odsotnost zadostne vhodne napetosti za povišanje vrat na prag vira Q1 in Q2.

Medtem ko je v izklopljenem stanju, vezje ponuja približno 42 kQ vhodu (stanje mirovanja v stanju mirovanja). Zener diodi D2 in D3 sta ključni za omejitev previsokih strelnih vrat na napetosti vira, izražene s Q in Q2 (ki morda ne smejo presegati 20 V).

D3 prav tako preprečuje katodi D, da strelja nad določeno mejo 35V. Resistor Rd zagotavlja ogroženo pristranskost do Q2, tako da lahko v izklopljenem stanju izpolni uhajanje odtoka Q2.

Pomembno je paziti na diodo telesa v Q, kar pomeni, da ne nosi zaščite pred obremenitvijo za napačno priključeno baterijo (vhodne napetosti nasprotne polarnosti).

Da bi lahko zaščitili stanje napačne polarnosti akumulatorja, je morda priporočljivo, da vključite blokirno diodo ali pa je potreben tudi ojačan nadomestni (eden za drugim) PFET.

Videti je, da vezje deluje takojšnje, čeprav razmere vzpostavi precej počasi. Kondenzator C kaže hitro praznjenje na negativno preko LMV431 v celo prenapetostnem zaznavanju.

Takoj, ko se stanje normalizira, spremenljivke časovne zakasnitve R3-C1 nekoliko zadržijo ponovno povezavo.

Precejšnje število obremenitev (to so lahko regulatorji) uporablja znatne vhodne kondenzatorje, ki omogočajo časovno zakasnitev prekinitvenega tokokroga z zaviranjem prehodne hitrosti porasta.

Delovni vzorec standardnega prehodnega stanja in razpoložljiva kapacitivnost postaneta odgovorna za določitev predvidenega odzivnega časa zakasnitve.

Izvajanje predlaganega vezja za zaščito pred prenapetostjo za avtomobilsko odlagališče obremenitve poteka približno v dvanajstih sekundah. Pričakovana najvišja prehodna obdobja naraščanja so v ravnovesju omejena na omenjena obdobja s C (obremenitvijo).

To vezje je bilo preverjeno s C (obremenitvijo) 1 pF. Lahko se preizkusi večja obremenitev, kar je v redu glede na hitro naraščanje, pri čemer morajo biti prisotni prehodniki z zmanjšano impedanco vira.