In termini di protezione, come appare questo circuito di alimentazione automobilistica?


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Prefazione

Questo è un circuito di alimentazione che ho progettato che farà parte di un dispositivo più grande. L'intenzione di base è che ci vorrà un'alimentazione automobilistica standard + 12V e genererà un'uscita 5V e un'uscita 3.3V, il tutto proteggendo il dispositivo in generale dai cattivi che potrebbero essere presenti nel tuo sistema elettrico automobilistico run-of-the-mill . Questo include, ma non limitato a:

  • polarità inversa
  • sovracorrente
  • caricare le discariche
  • transitori veloci (- / + 200 V)

Per ottenere un feedback costruttivo, proverò a capire perché ho progettato il circuito così come è stato pubblicato. Ho fatto un po 'di ricerche su Google e ho ottenuto l'aiuto di un EE professionale, quindi questo è il culmine di tutta quella ricerca e aiuto.

Design

Ho iniziato con l' LT1963 di Linear. Questo è il regolatore di tensione lineare di base su cui ho progettato l'intero circuito di alimentazione. È piuttosto semplice, fornisce la corrente che desidero senza bisogno di parallelo o piggyback da un transistor, ecc. Ecc. L'ho provato a banco, funziona bene, andando avanti.

Successivamente, sapevo che il valore massimo assoluto di 20 V potrebbe essere un po 'basso considerando alcuni pacchi batteria che i camion di emergenza automatica possono avere 24 V. Aggiungete a ciò il fatto che avete discariche di carico e transitori veloci a 200 V che potrebbero essere in agguato nel vostro sistema elettrico ... ed è stato un salto nel decidere che avevo bisogno di una protezione da sovratensione.

Ho seguito un duplice approccio: ho deciso di utilizzare l' IC LT4356 stopper di Linear e il diodo TVS SMDJ40CA di Littelfuse. L'LT4356, in breve, mi offre una protezione da sovratensione, protezione da sottotensione e sovracorrente configurabile controllando un MOSFET per limitare il flusso di tensione / corrente. È stato controllato da un utente in questa domanda e, a quanto ho capito, è stato utilizzato in un dispositivo di emergenza per veicoli. Abbastanza buono per me! Per quanto riguarda il TVS, dopo aver letto molto sulla domanda di cui sopra, insieme ad altre fonti ... ho deciso di scegliere una tensione di serraggio di ~ 48 V e una potenza nominale di 5000 W. Sulla base del suddetto post, sembra che dovrebbe essere un buon punto di partenza.

Usando l'LT4356, ho ottenuto la protezione da sovracorrente gratuitamente, ma ho deciso di inserire un fusibile PTC perché, beh, forse qualcosa davanti al carico attirerà troppo. Chissà. Assicurazione economica per me. Ho anche aggiunto un diodo Schottky standard, valutato per il mio utilizzo attuale, per stabilire la protezione da inversione di polarità. Avrei potuto usare MOSFET back-to-back, ma ho deciso che era troppo complessa considerando che la perdita di potenza che eviterebbe si manifesta solo come più calore nei regolatori di tensione.

A questo punto, avevo raggiunto la protezione da sottotensione, sovratensione e sovracorrente. Il TVS dovrebbe essere in grado di gestire abbastanza bene le discariche di carico. Su consiglio dell'EE con cui ho parlato, ho anche inserito un tappo in ceramica da 100pF sugli ingressi di potenza di JP1 per aiutare con i picchi molto veloci.

Circuito (fare clic per la versione grande)

inserisci qui la descrizione dell'immagine

La mia domanda a te, amici

In un modo molto semplice "sì, non è male / eh, ha bisogno di un po 'di lavoro" ... come ti sembra questo ragazzi? Non sto progettando un prodotto per qualche altra azienda con specifiche e standard che deve essere all'altezza. Sto solo progettando questo dispositivo per me stesso e voglio solo che funzioni bene e non si rompa se il sistema elettrico della mia auto viene saltato o se c'è un dump o un picco di carico, ecc. Qualsiasi critica costruttiva su come ottenere questo meglio è benvenuto, ma per favore non trasformarlo in un dibattito accademico su domande o qualcosa se puoi aiutarlo. :)


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Non abbiamo bisogno di vedere la seconda pagina dello schema? Dice "Foglio 1/2". // Alcune etichette, come VIN e BPOS, appaiono solo una volta. Dove vanno? // Quanto costa VCLEAN per te?
Telaclavo,

Lo schema non è così pulito come deve essere. :( C'è un altro foglio bianco nello schema, ma il foglio che ho pubblicato è la sezione dell'alimentazione nella sua interezza. Come menzionato nel mio commento qui sotto, ho pasticciato le etichette di rete al primo passaggio, quindi devo pubblicare il nuovo, versione aggiornata quando torno sul mio PC di casa. :) VCLEAN è semplicemente l'alimentazione protetta della batteria ai regolatori.
Toby Lawrence,

Aggiornato il post originale con un nuovo numero di parte, alcune correzioni numeriche e un nuovo schema con le etichette direzionali, ecc. Ecc.
Toby Lawrence,

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Potresti per favore ospitare nuovamente l'immagine del circuito, magari su imgur o qualcosa del genere.
bluehavana,

Risposte:


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Primo passaggio:

  1. Il tuo schema è confuso. Qual è la relazione tra JP1-1, VIN, BPOS e la tensione della batteria?

  2. Dovresti avere il fusibile sull'ingresso positivo "davanti" ai circuiti di protezione (sul lato batteria delle cose). Non si sa mai come le cose possano fallire nella vita reale.

    Dato l'orientamento di D2, l'alimentazione della batteria dovrebbe essere JP1-1, giusto? Se è così, e se hai la batteria inversa, il tuo TVS unidirezionale condurrà una grande corrente (agirà davvero come un diodo) e scioglierà le cose, e il tuo PTC non sarà in grado di aiutarti.

    È possibile prendere in considerazione il TVS 5.0SMDJ30CA bidirezionale (notare la C in più) in modo che si blocchi a prescindere dalla polarità.

    Se VIN è l'alimentazione a batteria, il circuito non funzionerà poiché D2 si bloccherà continuamente.


1.) Mi sono reso conto dopo aver pubblicato che avevo incasinato le etichette. Non sono su un computer con Eagle per correggerlo, ma: VIN = BPOS = JP1-1. JP1-1 è l'ingresso della batteria dell'auto. Ho etichette di rete direzionali nella versione aggiornata ma nessun collegamento a un'immagine aggiornata. :( 2.) Notato! Il mio pensiero, dopo averlo guardato per un po ', ma avere prima il cappuccio (per smorzare meglio i picchi), poi il fusibile, quindi il diodo a polarità inversa e POI il TVS. In sostanza, capovolgi l'intera sezione. Tuttavia, forse un TVS bidirezionale sarebbe migliore in modo da poterlo mettere di fronte a D2 per proteggerlo.
Toby Lawrence,

@TobyLawrence Devi fare qualcosa per limitare la corrente TVS in condizioni di batteria inversa. Spostandolo dopo il diodo di blocco raggiungerai questo obiettivo, ma dovresti comunque avere una sorta di dispositivo limitatore di corrente direttamente in serie con la tensione della batteria, prima di qualsiasi altro circuito. Sarebbe saggio legare il tuo ritorno allo chassis del tuo prodotto, in modo che se viene alimentato dalla batteria, il dispositivo di limitazione della corrente isolerà il circuito e manterrà tutto al sicuro.
Adam Lawrence,

Err, ma per un determinato TVS, la tensione di rottura minima è intorno a ~ 33V. Quindi supponendo che avessi un TVS bidirezionale, teoricamente dovrebbe essere in grado di vivere bene davanti a D2, no? Certo, picchi e scariche di carico e qualsiasi cosa superiore a ~ 33 V sta per condurre il diodo, ma in un sistema automobilistico a 12 V, questi dovrebbero essere eventi transitori, motivo per cui il TVS è di dimensioni così grandi.
Toby Lawrence,

@TobyLawrence Un TVS unidirezionale si comporta come uno zener. Il tuo si romperà a 33 V se il catodo viene portato più in alto dell'anodo, ma si comporta come un normale diodo se l'anodo viene portato più in alto del catodo. Se si desidera bloccare indipendentemente dalla polarità, è corretto in quanto è necessario un TVS bidirezionale. In produzione, è più sicuro andare con un TVS bidirezionale poiché se il produttore lo installa al contrario, il comportamento è invariato.
Adam Lawrence,

Bene, ha senso. :) Sono andato avanti e ho modificato lo schema per un TVS bidirezionale. Bene, in realtà sono passato a due di loro per un po 'più di gestione della potenza e una tensione di presa leggermente superiore. : D
Toby Lawrence,
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