Perlindungan Voltan Lebih Daripada Beban Beban Automotif

Catatan itu menjelaskan litar perlindungan pemotongan voltan berlebihan dalam bentuk beban pembuangan automotif untuk melindungi elektronik automotif moden yang sensitif dan canggih daripada lonjakan elektrik DC sementara yang terpancar di elektrik kenderaan.

Voltan bas sementara adalah faktor risiko yang signifikan terhadap litar bersepadu. Voltan kerosakan maksimum yang mungkin ditentukan oleh rangkaian bersepadu untuk ditoleransi ditentukan oleh gaya dan pendekatan reka bentuknya yang mungkin rendah untuk peranti CMOS kecil.

Apa itu Voltan Sementara

Keadaan voltan sementara atau berulang-ulang yang mengalahkan spesifikasi voltan tertinggi mutlak IC mungkin boleh merosakkan peranti.

Keperluan untuk keselamatan voltan lebih banyak berlaku dalam reka bentuk 12V dan 24V kenderaan di mana peralihan puncak ‘dump dump’ biasanya setinggi GOV. Strategi pelindung beban tertentu mengalihkan input sementara ke tanah melalui peranti yang serupa dengan avalanche diod dan MOV.

Kesukaran dengan kaedah shunt adalah bahawa banyak kekuatan akhirnya dapat diproses.

Teknik shunt biasanya tidak diingini sekiranya ada kewajiban untuk memberikan perlindungan berterusan sepanjang keadaan voltan berlebihan (seperti berlaku dengan bateri berkembar).

Rekaan

Litar Perlindungan Voltan Atas untuk Dump Beban Automotif yang ditunjukkan dalam Rajah 1 adalah pemutus siri yang sempurna atau pemotongan rangkaian yang telah dibina untuk melindungi beban pengatur beralih yang mempunyai voltan input optimum 24V.

Litar ini dimaksudkan dari peranti diskrit ekonomi dan menggunakan satu Instrumen Texas LMV431AIMF.

Memandangkan litar ini menggunakan peranti pas PFET (Q1), mungkin terdapat penurunan voltan ke hadapan marginal atau kehilangan daya yang berkaitan.

Rajah Litar

Rajah 1

Kesopanan : Litar Perlindungan Voltan Lebih untuk Lambakan Beban Automotif

Bagaimana Diod LM431AIMF Berfungsi

Rujukan yang dapat disesuaikan LMV431AIMF (D1) berfungsi paling baik untuk keadaan ini hanya kerana membolehkan kaedah yang murah untuk memastikan titik perjalanan yang teliti dan memantau ketepatan suhu yang optimum yang menjadi agak sukar dengan diod zener atau juga menggunakan pilihan alternatif lain (1% untuk Versi, 0.5% untuk versi B).

Untuk mengekalkan ketepatan dan kebolehpercayaan ini, perintang R1 dan R2 dipilih agar toleransi 1% atau yang lebih baik mungkin disyorkan.

Voltan rujukan berubah-ubah biasanya dapat difikirkan secara salah. Contohnya: 'Apa wayar ketiga yang berakhir dari dioda itu'? '

Anda mungkin menemui banyak jenis rujukan voltan berubah. Berbeza mempunyai voltan set dalam yang berbeza sementara yang lain dengan kutub arah arus ganti.

Kesemuanya dapat dikenal pasti dengan beberapa tahap mendasar (dan cukup signifikan): Rujukan voltan jurang band yang diatur suhu dan tepat, bersama dengan penguat ralat kenaikan (digabungkan sebagai pembanding dalam rangkaian yang dibincangkan).

Sebahagian besar bahagian menunjukkan hasil uni-poIar dengan memasukkan pemungut atau pemancar terbuka. Gambar 2 menunjukkan secara konseptual apa yang diharapkan di dalam Texas Instruments LMV431AIMF.

Mengira Potongan Ambang

Voltan input diperiksa dan dikendalikan oleh LMV431 dengan bantuan pembahagi voltan R1 dan R2. Litar yang diperincikan dalam Rajah 1 dikonfigurasi untuk diaktifkan pada 19.2V walaupun pemotongan tahap sewenang-wenangnya dapat dipilih yang dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

Vtrip = 1.24 x (R1 + R2 / R1)

R2 = R1 (Vtrip / 1.24 - 1)

Bagaimana ia berfungsi

Keluaran LMV431 turun sebaik sahaja pin rujukan yang ditetapkan dikesan berada di atas 1.24V. Katod LMV431 mampu menurunkan tahap ketepuan sekitar 1.2V.

Tahap yang disebutkan mungkin cukup untuk mematikan Q2. Q2 terutama dipilih dengan tangan untuk membawa ambang pintu tinggi (> 1.3V). Tidak digalakkan untuk menggunakan pengganti Q2 tanpa mempertimbangkan perkara ini.

Keadaan operasi cip untuk D1, Q2, dan Q1 ditunjukkan dalam Jadual 1 untuk keadaan yang melibatkan pemotongan titik 19.2V.

Keadaan operasi litar diperincikan pada Gambar 3. Pemotongan tahap dijangka berada di sekitar 2.7V ke sekitar GOV. Di bawah kira-kira 2.7V litar dapat dilihat bergerak ke keadaan mati.

Sebabnya ialah ketiadaan voltan masukan yang mencukupi untuk menaikkan tahap pintu ke ambang ambang Q1 dan Q2.

Semasa berada dalam keadaan mati, litar menawarkan sekitar 42 kQ ke input (off status quiescent load). Diod Zener D2 dan D3 sangat penting untuk menghadkan gerbang pemotretan berlebihan ke voltan sumber seperti yang dinyatakan oleh Q, dan Q2 (yang mungkin tidak dibenarkan melebihi 20V).

D3 juga menghalang katod D, daripada menembak melebihi had 35V yang ditentukan. Resistor Rd memastikan bias yang dikompromikan untuk Q2 sehingga dapat memenuhi kebocoran longkang Q2 dalam keadaan mati.

Penting untuk melihat dioda badan di Q, ini menunjukkan bahawa ia tidak melindungi keselamatan beban bateri yang salah disambungkan (voltan masukan polaritas bertentangan).

Untuk dapat melindungi keadaan kekutuban bateri yang salah, mungkin disarankan untuk memasukkan diod penyekat atau pengganti bertulang (satu di belakang yang lain) PFET juga mungkin diperlukan.

Litar ini dapat dilihat disebabkan oleh tindakan seketika walaupun mewujudkan semula keadaan dengan agak perlahan. Kapasitor C, menunjukkan pengosongan cepat ke negatif melalui LMV431 dalam voltan yang terlalu tinggi.

Sebaik sahaja keadaan kembali normal, penyambungan semula sedikit ditahan oleh pemboleh ubah kelewatan masa R3-C1.

Sebilangan besar beban (yang mungkin pengawal selia) menggunakan kapasitor input yang besar yang membolehkan kelewatan masa untuk litar pemotongan berfungsi dengan menghalang kadar sesaat sementara.

Pola kerja sementara sementara dan kapasitans yang tersedia menjadi bertanggungjawab memperbaiki masa tindak balas kelewatan yang dimaksudkan.

Pelaksanaan pemutus dari Litar Perlindungan Tegangan Lebih yang diusulkan untuk Dump Beban Automotif berlangsung dalam sekitar dua belas detik. Jangka masa kenaikan sementara yang paling tinggi dikekang dalam tahap seimbang dengan tempoh yang disebutkan oleh C (beban).

Litar ini disahkan dengan C (beban) 1 pF. Beban yang lebih besar mungkin dicuba dan tidak apa-apa memandangkan lonjakan cepat, pengurangan impedans sumber berkurang.