С точки зрения защиты, как выглядит эта автомобильная схема питания?


9

Предисловие

Я разработал схему питания, которая будет частью более крупного устройства. Основное намерение заключается в том, что он будет использовать стандартное автомобильное питание + 12 В и генерировать выходное напряжение 5 В и выходное напряжение 3,3 В, одновременно защищая устройство в целом от неприятностей, которые могут присутствовать в вашей заурядной автомобильной электрической системе. , Это включает, но не ограничивается:

  • Обратная полярность
  • сверхток
  • загрузить дампы
  • быстрые переходные процессы (- / + 200 В)

Для получения конструктивной обратной связи я постараюсь изложить, почему я разработал схему в том виде, в каком она была опубликована. Я немного погуглил и получил некоторую помощь от профессионального EE, так что это кульминация всех этих исследований и помощи.

дизайн

Я начал с LT1963 от Linear. Это основной линейный стабилизатор напряжения, вокруг которого я спроектировал всю цепь питания. Это довольно просто, подает ток, который я хочу, без необходимости параллельного или параллельного включения транзистора и т. Д. И т. Д. Я тестировал его на стенде, работает хорошо, продолжая.

Далее, я знал, что абсолютный максимальный номинал 20 В может быть немного низким, учитывая, что некоторые аккумуляторные переходники, которые есть у автоавтомобилей, могут быть 24 В. Добавьте к этому тот факт, что у вас есть сбросы нагрузки и быстрые переходные процессы 200 В, которые могут скрываться в вашей электрической системе ... и это был короткий шаг к решению, что мне нужна защита от перенапряжения.

Я использовал двунаправленный подход: я решил использовать микросхему- ограничитель LT4356 от Linear и диод SMDJ40CA TVS от Littelfuse. В двух словах, LT4356 дает мне настраиваемую защиту от перенапряжения, защиту от пониженного напряжения и перегрузки по току, управляя полевым МОП-транзистором для ограничения потока напряжения / тока. Он был проверен пользователем в этом вопросе и, насколько я понимаю, использовался в устройстве аварийного транспортного средства. Достаточно хорошо для меня! Что касается TVS, после долгих чтений по вышеупомянутому вопросу, наряду с другими источниками ... я решил пойти с напряжением зажима ~ 48 В и номинальной мощностью 5000 Вт. Исходя из вышеупомянутого поста, похоже, что это должна быть довольно хорошая отправная точка.

От использования LT4356 я получил бесплатную защиту от перегрузки по току, но я решил установить предохранитель PTC, потому что, может быть, что-то перед нагрузкой будет тянуть слишком много. Кто знает. Дешевая страховка для меня. Я также добавил стандартный диод Шоттки, рассчитанный для моего текущего использования тока, чтобы установить защиту от обратной полярности. Я мог бы пойти с параллельными МОП-транзисторами, но решил, что это было слишком сложно, учитывая, что потери энергии, которых он избегал, просто проявляются в виде большего нагрева в регуляторах напряжения.

К этому моменту я достиг защиты от пониженного, повышенного напряжения и перегрузки по току. TVS должен уметь справляться с дампами нагрузки достаточно хорошо. По рекомендации EE, с которой я болтал, я также поместил керамическую крышку на 100 пФ на входы питания в JP1, чтобы помочь с действительно быстрыми пиками.

Схема (нажмите для увеличения)

введите описание изображения здесь

Мой вопрос к вам, молодцы

В самом простом смысле «да, это не плохо / э, нужно немного поработать» ... как это выглядит для вас, ребята? Я не разрабатываю продукт для какой-то другой компании с техническими характеристиками и стандартами, которым он должен соответствовать. Я просто проектирую это устройство для себя, и я просто хочу, чтобы оно работало хорошо, а не жгло, если электрическая система моего автомобиля подскочила или есть сброс нагрузки или всплеск, и т. Д. Любая конструктивная критика о том, как лучше достигнуть этого, является добро пожаловать, но, пожалуйста, не превращайте это в академическую дискуссию о том, как задавать вопросы или что-то еще, если вы можете помочь. :)


1
Разве нам не нужно видеть вторую страницу схемы? Там написано "Лист 1/2". // Некоторые метки, такие как VIN и BPOS, появляются только один раз. Куда они идут? // Сколько стоит VCLEAN для вас?
Telaclavo

Схема не так чиста, как должна быть. :( В схеме есть еще один чистый лист, но лист, который я разместил, является разделом блока питания в полном объеме. Как упоминалось в моем комментарии ниже, я испортил метки сети при первом проходе, поэтому мне нужно опубликовать новый, обновленная версия, когда я вернусь на свой домашний ПК. :) VCLEAN - это просто защищенный аккумулятор для регуляторов.
Тоби Лоуренс

Обновлен исходный пост с новым номером детали, некоторыми исправлениями чисел и новой схемой с метками направления и т. Д. И т. Д.
Тоби Лоуренс,

1
Не могли бы вы перефразировать изображение схемы, может быть на imgur или что-то в этом роде
Блюхавана

Ответы:


3

Первый проход:

  1. Ваша схема сбивает с толку. Какова взаимосвязь между JP1-1, VIN, BPOS и напряжением батареи?

  2. У вас должен быть предохранитель на положительном входе «впереди» вашей схемы защиты (со стороны батареи). Вы никогда не знаете, как вещи могут потерпеть неудачу в реальной жизни.

    Учитывая ориентацию D2, заряд батареи должен быть JP1-1, правильно? Если это так, и если у вас есть обратный аккумулятор, ваш однонаправленный TVS будет проводить большой ток (он действительно будет действовать как диод) и плавить вещи, и ваш PTC бессилен помочь.

    Возможно, вы захотите рассмотреть двунаправленный TVS 5.0SMDJ30CA (обратите внимание на дополнительный C), чтобы он фиксировался независимо от полярности.

    Если VIN - питание от батареи, ваша схема не будет работать, так как D2 будет постоянно блокироваться.


1.) После публикации я понял, что у меня испортились ярлыки. Я не на компьютере с Eagle, чтобы исправить это, но: VIN = BPOS = JP1-1. JP1-1 является входом от автомобильного аккумулятора. У меня есть ярлыки с направленной сетью в обновленной версии, но нет ссылки на обновленную картинку. :( 2.) Отметил! Я подумал, посмотрев на него некоторое время, но сначала нужно установить колпачок (чтобы лучше ослабить шипы), затем предохранитель, затем диод обратной полярности и ТО ТВС. По сути, переверните весь этот маленький раздел. Однако, возможно, двунаправленный TVS был бы лучше, поэтому я мог бы поставить перед D2, чтобы защитить его.
Тоби Лоуренс

@TobyLawrence Вы должны сделать что-то, чтобы ограничить ток TVS в режиме обратной батареи. Перемещение его после блокирующего диода достигнет этого, но у вас все равно должно быть какое-то устройство ограничения тока, подключенное напрямую к напряжению батареи, перед любыми другими схемами. Было бы разумно связать ваше возвращение с шасси вашего продукта, чтобы, если он получает питание от батареи, устройство ограничения тока изолировало цепь и обеспечивало безопасность.
Адам Лоуренс

Эх, но для данного TVS минимальное напряжение пробоя составляет где-то около ~ 33 В. Итак, предполагая, что у меня был двунаправленный TVS, теоретически он должен быть в состоянии нормально жить перед D2, не так ли? Конечно, пики и разряды нагрузки и все, что выше ~ 33 В, будет вызывать диодную проводимость, но в автомобильной системе 12 В это должны быть переходные процессы, и именно поэтому TVS имеет такой большой размер.
Тоби Лоуренс

@TobyLawrence Однонаправленный TVS действует как стабилитрон. Ваш будет сломаться при 33 В, если катод будет поднят выше, чем анод, но будет действовать как обычный диод, если анод будет поднят выше, чем катод. Если вы хотите зажимать независимо от полярности, вы правы в том, что вам нужен двунаправленный TVS. В производстве безопаснее использовать двунаправленный TVS, поскольку, если производитель устанавливает его в обратном направлении, поведение остается неизменным.
Адам Лоуренс

Правильно, имеет смысл. :) Я пошел дальше и исправил схему для двунаправленной TVS. Ну, я фактически переключился на два из них для немного большей мощности и немного более высокого напряжения зажима. : D
Тоби Лоуренс
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.