Túlfeszültség-védelem az autóipari teherhordónál

A bejegyzés elmagyarázza a túlfeszültség-védelmi áramkört autóipari teher formájában, amely megvédi az érzékeny és kifinomult modern autóipari elektronikát a jármű elektromos áramában lévő átmeneti egyenáramú elektromos tüskéktől.

Az átmeneti buszfeszültségek jelentős kockázati tényezőt jelentenek az integrált áramkörök szempontjából. A maximális meghibásodási feszültséget, amelyet tolerálni lehet egy integrált áramkörben, annak stílusa és kialakítási megközelítése határozza meg, amely túlnyomórészt alacsony lehet az apró CMOS-eszközök esetében.

Mi az átmeneti feszültség

Átmeneti vagy ismétlődő túlfeszültségi körülmények, amelyek legyőzik az IC abszolút legnagyobb feszültségspecifikációját, visszafordíthatatlanul károsíthatják az eszközt.

A túlfeszültség biztonságának szükségessége különösen elterjedt a 12 V-os és 24 V-os gépjárműveknél, amelyekben a csúcsterheléses tranziensek általában olyan magasak, mint a GOV. Bizonyos terhelésbiztonsági stratégiák a bemenetet átmenetileg a föld felé tolják át a lavinadiódákhoz és a MOV-okhoz hasonló eszközökön keresztül.

A shunt módszer nehézsége az, hogy nagy mennyiségű hatalom kerülhet feldolgozásra.

Shunt technikák általában nemkívánatosak, ha kötelezővé kell tenni a folyamatos védelmet a túlfeszültség alatt (ahogy kettős akkumulátorral történik).

A dizájn

Az 1. ábrán látható túlfeszültség-védelmi áramkör az autóipari teherhordó számára tökéletes soros leválasztó vagy sorozatos levágási áramkör, amelyet azért fejlesztettek ki, hogy biztosítsa a kapcsolószabályozó terhelését, amelynek optimális bemeneti feszültsége 24 V volt.

Az áramkört gazdaságos diszkrét eszközökből szánják, és egyetlen egységet használnak Texas Instruments LMV431AIMF.

Tekintettel arra, hogy ez az áramkör PFET átengedő eszközt alkalmaz (Q1), előfordulhat, hogy marginális előrefeszültség-esés vagy ezzel összefüggő teljesítményveszteség lehet.

Kördiagramm

1.ábra

Udvariasság : Túlfeszültség-védelmi áramkör az autóipari tehermentesítéshez

Hogyan működik az LM431AIMF dióda

Az LMV431AIMF (D1) adaptív referencia akkor működik a legjobban ebben a helyzetben, mert olcsó eszközöket tesz lehetővé az aprólékos kioldási pont megállapításához és az optimális hőmérsékleti pontosság figyelemmel kíséréséhez, amely zener diódával meglehetősen nehézzé válik, vagy hasonlóan más alternatív lehetőségeket használ (1% a Egy verzió, a B változat esetében 0,5%).

Ennek a pontosságnak és megbízhatóságnak a megőrzése érdekében az R1 és R2 ellenállásokat 1% -os toleranciának választják, vagy egy még jobb ellenállás ajánlható.

A változó referenciafeszültségeket általában helytelenül lehet megfontolni. Vegyük például: 'Mi a harmadik vezeték végződik ettől a diódától'? '

Számos típusú változó feszültségű referenciát találhat. Különböző, különböző beépített feszültséggel, míg mások váltakozó áramú polaritással.

Ezek mindegyike azonosítható néhány alapvető (és meglehetősen jelentős) fázissal: Hőmérséklet által szabályozott, pontos sávrés feszültség referencia, valamint egy erősítési hiba erősítő (amely komparátorként beépül a tárgyalt áramkörbe).

Az alkatrészek többsége egyoldalú eredményeket mutat nyitott kollektor vagy kibocsátó beépítésével. A 2. ábra koncepcionálisan mutatja be, hogy mi várható a Texas Instruments LMV431AIMF-en belül.

A vágási küszöb kiszámítása

A bemeneti feszültséget az LMV431 ellenőrzi és szabályozza a segítségével feszültségosztó R1 és R2. Az 1. ábrán részletezett áramkör úgy van konfigurálva, hogy 19,2 V feszültségen aktiválódjon, bár tetszőleges szintcsökkentést lehet választani, amelyet a következő egyenletek segítségével lehet kitalálni:

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

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

Hogyan működik

Az LMV431 kimenete leesik, amint a beállított referenciatüske 1,24 V felett van. Az LMV431 katódja képes kb. 1,2 V telítési szintre csökkenteni.

Az említett szint éppen elég lehet a Q2 kikapcsolásához. A Q2 túlnyomórészt kézzel szedett, hogy megemelje a kapuküszöböt (> 1,3 V). Nem ajánlott a Q2 helyettesítése anélkül, hogy ezt figyelembe vennénk.

A D1, Q2 és Q1 chipek működési körülményeit az 1. táblázatban mutatjuk be a 19,2 V-os pontvágással járó állapotra.

Az áramkörök működési körülményeit a 3. ábra részletezi. A szintcsökkenés várhatóan megközelítőleg a 2,7 V-tól GOV-ig terjed. Kb. 2,7 V alatt látható, hogy az áramkör kikapcsolt állapotba vált.

Ennek oka az, hogy nincs elegendő bemeneti feszültség ahhoz, hogy a kaput a Q1 és Q2 forrásküszöbértékek szintjére emeljék.

Amíg kikapcsolt állapotban van, az áramkör 42 kQ körüli értéket kínál a bemenethez (kikapcsolt állapotban nyugvó terhelés). A D2 és D3 Zener diódák kulcsfontosságúak ahhoz, hogy a túllövő kaput a Q és Q2 által kifejezett forrásfeszültségekre korlátozzák (ami nem engedhető meg, hogy meghaladja a 20 V-ot).

A D3 szintén gátolja a D katódot, hogy a megadott 35 V-os határ felett ne lőjön. Az Rd ellenállás biztosítja a Q2 kompromisszumos torzítását, hogy a Q2 leeresztési szivárgását kikapcsolt állapotban tudja teljesíteni.

Fontos, hogy a testdiódát Q-ban figyeljük, ez azt jelenti, hogy nem védi a helytelenül csatlakoztatott akkumulátor terhelését (ellentétes polaritású bemeneti feszültség).

Az akkumulátor hibás polaritásának megőrzése érdekében tanácsos lehet blokkoló dióda vagy megerősített alternatíva beépítése (egymás mögött). PFET-re is szükség lehet.

Az áramkör azonnali működésnek tekinthető, bár a körülményeket meglehetősen lassan állítják helyre. A C kondenzátor az LMV431-en keresztül gyorsan negatívvá válik, még akkor is, ha a túlfeszültség érzékeli.

Amint a helyzet normalizálódik, az újracsatlakozást kissé visszatartják az R3-C1 időkésleltetési változók.

Jelentős számú terhelés (amelyek szabályozók lehetnek) jelentős bemeneti kondenzátorokat alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik a késleltetési áramkör működésének késleltetését az átmeneti forgási sebesség gátlásával.

A standard tranziens és a rendelkezésre álló kapacitás működési mintázata felelőssé válik a tervezett késleltetési válaszidő rögzítésével.

Körülbelül tizenkét másodperc alatt lezárásra kerül a gépjárművek terheléselosztóinak javasolt túlfeszültség-védelmi áramköre. A várható legmagasabb átmeneti emelkedési periódusokat C (terhelés) kiegyensúlyozott szinten korlátozza az említett időszakokra.

Ezt az áramkört 1 pF C (terhelés) értékkel ellenőriztük. Nagyobb terhelés kipróbálható, és ez rendben van, figyelembe véve a gyors hullámzást, csökkentett forrásimpedancia-tranziensek lehetnek jelen.