Pod względem ochrony, jak wygląda ten samochodowy obwód zasilania?

9

Przedmowa

To zaprojektowany przeze mnie obwód zasilający, który będzie częścią większego urządzenia. Bardzo podstawową intencją jest to, że pobierze standardowe zasilanie samochodowe + 12V i wygeneruje napięcie wyjściowe 5 V i napięcie wyjściowe 3,3 V, jednocześnie chroniąc urządzenie przed nieprzyjemnymi zjawiskami, które mogą występować w bieżącej samochodowej instalacji elektrycznej . Obejmuje to między innymi:

  • odwrotna polaryzacja
  • nadprądowe
  • zrzuty obciążenia
  • szybkie stany nieustalone (- / + 200 V)

Aby uzyskać konstruktywną informację zwrotną, postaram się wyjaśnić, dlaczego zaprojektowałem obwód w miarę jego publikowania. Zrobiłem trochę Googlinga i uzyskałem pomoc od profesjonalnego EE, więc jest to kulminacja wszystkich tych badań i pomocy.

Projekt

Zacząłem od LT1963 od Linear. Jest to podstawowy liniowy regulator napięcia, w którym zaprojektowałem cały obwód zasilania. Jest dość prosty, dostarcza prąd, który chcę, bez konieczności równoległego lub odłączania tranzystora itp. Testuję go na stole, działa dobrze, porusza się dalej.

Następnie wiedziałem, że absolutna maksymalna wartość 20 V może być trochę niska, biorąc pod uwagę, że niektóre zestawy skoków akumulatorów, w które wyposażone są samochody ciężarowe, mogą mieć 24 V. Dodaj do tego fakt, że masz zrzuty obciążenia i szybkie stany nieustalone 200 V, które mogą czaić się w twoim systemie elektrycznym ... i to był krótki skok do podjęcia decyzji, że potrzebuję ochrony przeciwprzepięciowej.

Wybrałem podejście dwuczęściowe: zdecydowałem się na zastosowanie ogranicznika przepięć LT4356 firmy Linear oraz diody TVS SMDJ40CA firmy Littelfuse. LT4356, w skrócie, daje mi konfigurowalne zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, zabezpieczenie podnapięciowe i zabezpieczenie nadprądowe poprzez kontrolowanie MOSFET w celu ograniczenia przepływu napięcia / prądu. Został zweryfikowany przez użytkownika w tym pytaniu i, jak rozumiem, został użyty w urządzeniu pojazdu awaryjnego. Wystarczająco dobrze dla mnie! Jeśli chodzi o TVS, po dokładnym przeczytaniu powyższego pytania, wraz z innymi źródłami ... zdecydowałem się na napięcie wyjściowe ~ 48 V i moc znamionową 5000 W. W oparciu o wspomniany post wydaje się, że powinien to być całkiem dobry punkt wyjścia.

Korzystając z LT4356, dostałem ochronę nadprądową za darmo, ale zdecydowałem się na bezpiecznik PTC, ponieważ, no cóż, może coś przed obciążeniem wyciągnie za dużo. Kto wie. Tanie ubezpieczenie dla mnie. Dodałem również standardową diodę Schottky'ego, przystosowaną do danego prądu, aby ustanowić ochronę przed odwrotną polaryzacją. Mógłbym pójść z MOSFET-em przeciw siebie, ale zdecydowałem, że to zbyt skomplikowane, biorąc pod uwagę, że straty mocy, których unikną, przejawiają się jako więcej ciepła w regulatorach napięcia.

W tym momencie uzyskałem zabezpieczenie podnapięciowe, nadnapięciowe i nadprądowe. TVS powinien być w stanie dość dobrze radzić sobie ze zrzutami obciążenia. Na zalecenie EE, z którym rozmawiałem, nałożyłem również ceramiczną czapkę 100pF na wejścia mocy w JP1, aby pomóc w naprawdę szybkich skokach.

Obwód (kliknij, aby wyświetlić dużą wersję)

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Moje pytanie do was, drodzy koledzy

W bardzo prosty sposób „tak, nie jest źle / eh, potrzebuje trochę pracy”… jak to wygląda dla was? Nie projektuję produktu dla innej firmy ze specyfikacjami i standardami, które musi spełniać. Po prostu projektuję to urządzenie dla siebie i chcę, aby działało dobrze i nie smażyło się, jeśli instalacja elektryczna mojego samochodu zostanie podskoczona lub gdy wystąpi zrzut ładunku lub skok itp. Jakakolwiek konstruktywna krytyka, jak lepiej to osiągnąć, to witamy, ale proszę, nie przekształcajcie tego w debatę akademicką dotyczącą zadawania pytań lub coś, jeśli możecie na to poradzić. :)

Toby Lawrence
źródło
1
Czy nie musimy widzieć drugiej strony schematu? Mówi „Arkusz 1/2”. // Niektóre etykiety, takie jak VIN i BPOS, pojawiają się tylko raz. Dokąd oni poszli? // Ile kosztuje dla ciebie VCLEAN?
Telaclavo,
Schemat nie jest tak czysty, jak powinien. :( Na schemacie znajduje się inny pusty arkusz, ale arkusz, który opublikowałem, jest w całości sekcją zasilacza. Jak wspomniano w moim komentarzu poniżej, przekopałem etykiety netto przy pierwszym przejściu, więc muszę opublikować nowy, zaktualizowana wersja po powrocie na domowy komputer. :) VCLEAN to po prostu chroniony akumulator zasilający regulatory.
Toby Lawrence
Zaktualizowałem oryginalny post o nowy numer części, kilka poprawek numerów i nowy schemat z etykietami kierunkowymi itp.
Toby Lawrence
1
Czy mógłbyś zrestartować obraz obwodu, może w Imgur lub coś takiego.
bluehavana

Odpowiedzi:

3

Pierwsze przejście:

  1. Twój schemat jest mylący. Jaki jest związek między JP1-1, VIN, BPOS a napięciem akumulatora?

  2. Powinieneś mieć bezpiecznik na dodatnim wejściu „przed” obwodem ochronnym (po stronie baterii rzeczy). Nigdy nie wiesz, jak rzeczy mogą zawieść w prawdziwym życiu.

    Biorąc pod uwagę orientację D2, zasilanie z akumulatora powinno wynosić JP1-1, prawda? Jeśli tak, a jeśli masz odwrotną baterię, twój jednokierunkowy TVS będzie przewodził duży prąd (rzeczywiście będzie działał jak dioda) i stopi rzeczy, a twoja PTC jest bezsilna.

    Możesz rozważyć dwukierunkowy TVS 5.0SMDJ30CA (zwróć uwagę na dodatkowe C), aby zablokował się niezależnie od polaryzacji.

    Jeśli VIN jest zasilaniem bateryjnym, obwód nie będzie działał, ponieważ D2 będzie cały czas blokował.

Adam Lawrence
źródło
1.) Po opublikowaniu zdałem sobie sprawę, że pomieszałem etykiety. Nie jestem na komputerze z Orłem, aby to naprawić, ale: VIN = BPOS = JP1-1. JP1-1 to wejście z akumulatora samochodu. Mam kierunkowe etykiety sieciowe w zaktualizowanej wersji, ale nie ma linku do zaktualizowanego obrazu. :( 2.) Zauważono! Myślałem, po dłuższym spojrzeniu na to, ale najpierw trzeba mieć czapkę (aby lepiej tłumić kolce), potem bezpiecznik, potem diodę odwrotnej polaryzacji, a potem TVS. Zasadniczo odwróć całą tę małą sekcję. Jednak może dwukierunkowy TVS byłby lepszy, więc mógłbym postawić przed D2, aby go chronić.
Toby Lawrence
@TobyLawrence Musisz zrobić coś, aby ograniczyć prąd TVS w stanie odwróconego akumulatora. Przeniesienie go za diodą blokującą pozwoli to osiągnąć, ale przed jakimkolwiek innym obwodem nadal powinieneś mieć jakieś urządzenie ograniczające prąd bezpośrednio szeregowo z napięciem akumulatora. Rozsądnie byłoby przywiązać swój powrót do podwozia produktu, aby w przypadku zasilenia z akumulatora urządzenie ograniczające prąd odizolowało obwód i zapewniło bezpieczeństwo.
Adam Lawrence
Err, ale dla danego TVS minimalne napięcie przebicia wynosi około ~ 33 V. Zakładając, że miałem dwukierunkowy telewizor, teoretycznie powinien on dobrze żyć przed D2, prawda? Jasne, skoki i zrzuty obciążenia i wszystko powyżej ~ 33 V sprawi, że dioda będzie przewodzić, ale w samochodowym systemie 12 V powinny to być zdarzenia przejściowe i właśnie dlatego TVS ma tak duże rozmiary.
Toby Lawrence
@TobyLawrence Jednokierunkowy TVS działa jak zener. Twój ulegnie awarii przy 33 V, jeśli katoda zostanie podniesiona wyżej niż anoda, ale będzie działał jak normalna dioda, jeśli anoda zostanie podniesiona wyżej niż katoda. Jeśli chcesz zaciskać niezależnie od polaryzacji, masz rację, ponieważ potrzebujesz dwukierunkowego TVS. W produkcji bezpieczniej jest korzystać z dwukierunkowego TVS, ponieważ jeśli producent zainstaluje go wstecz, zachowanie się nie zmieni.
Adam Lawrence
Racja, ma sens. :) Udałem się i poprawiłem schemat dwukierunkowego TVS. Właściwie przestawiłem się na dwa z nich dla nieco większej mocy i nieco wyższego napięcia cęgów. : D
Toby Lawrence