הגנת מתח יתר למזבלות עומס לרכב

ההודעה מסבירה מעגל הגנה על מתח ניתוק יתר בצורה של עומס השלכת רכב להגנה על אלקטרוניקה מודרנית רגישה ומתוחכמת מפני קוצים חשמליים חולפים הנובעים מהחשמל ברכב.

מתח אוטובוס חולף מהווה גורם סיכון משמעותי למעגלים משולבים. מתח ההתמוטטות המרבי שניתן לציין כי מעגל משולב יסבול נקבע על פי סגנונו וגישתו העיצובית שיכולה להיות נמוכה בעיקר עבור התקני CMOS זעירים.

מה מתח חולף

חלוף או חוזר על מתח מתח המביס את מפרט המתח הגבוה ביותר של IC יכול לפגוע במכשיר באופן בלתי הפיך.

הצורך בבטיחות מתח יתר נפוץ בעיקר בתכנוני רכב 12V ו- 24V שבהם מעברי 'שיא עומס' שיא הם בדרך כלל גבוהים מאוד כמו GOV. אסטרטגיות מסוימות לשמירת עומסים מעבירות קלט חולף לקרקע באמצעות מכשירים דומים לדיודות מפולות ו MOV.

הקושי בשיטת המחלף הוא שכוח רב מאוד עשוי להסתיים בעיבוד.

טכניקות שאנט בדרך כלל אינם רצויים אם תהיה חובה להעניק הגנה מתמשכת בכל מצב של מתח יתר (כפי שמתרחש עם סוללה כפולה).

העיצוב

מעגל ההגנה על מתח יתר עבור זריקת עומס לרכב המוצג באיור 1 הוא ניתוק מושלם של סדרה או חיתוך סדרתי שנבנה כדי להגן על עומס מווסת מיתוג בעל מתח כניסה אופטימלי של 24 וולט.

המעגל מיועד ממכשירים בדידים חסכוניים ועושה שימוש במכשיר יחיד טקסס אינסטרומנטס LMV431AIMF.

בהתחשב בכך שמעגל זה מפעיל מכשיר מעבר PFET (Q1), ייתכן שיש ירידת מתח קדימה שולית או אובדן כוח קשור.

תרשים מעגל

איור 1

דרך ארץ : מעגל הגנת מתח יתר למזבלות עומס לרכב

כיצד עובדת דיודת LM431AIMF

ההפניה הניתנת להתאמה LMV431AIMF (D1) פועלת בצורה הטובה ביותר למצב זה רק משום שהיא מאפשרת אמצעי זול לוודא נקודת נסיעה מדוקדקת ולפקח על דיוק הטמפרטורה האופטימלי שהופך לקשה למדי עם דיודת זנר או כמו כן באמצעות אפשרויות חלופיות אחרות (1% עבור גרסה, 0.5% לגרסת B).

לשמירה על דיוק ואמינות זו, נגדים R1 ו- R2 נבחרים לסובלנות של 1% או שמומלץ עדיף.

בדרך כלל ניתן לחשוב שלא כהלכה על מתח ייחוס משתנה. קח למשל: 'מה החוט השלישי הזה שמסתיים מאותה דיודה'? '

ייתכן שתמצא סוגים רבים של הפניות למתח משתנה. שונה בעלי מתח סט מובנה שונה בעוד שאחרים עם קוטביות כיוון זרם חלופי.

ניתן לזהות את כולם עם כמה שלבים בסיסיים (ומשמעותיים למדי): הפניה מדויקת של מתח פער של הפס, ומגבר שגיאת רווח (המשולב כמשווה במעגל הנדון).

רוב החלקים מציגים תוצאות חד פעמיות על ידי שילוב אספן או פולט פתוח. איור 2 מציין רעיונית מה צפוי להיות בתוך טקסס אינסטרומנטס LMV431AIMF.

חישוב סף הגזירה

מתח הכניסה נבדק ונשלט על ידי LMV431 בעזרת מחלק מתח R1 ו- R2. המעגל המפורט באיור 1 מוגדר להפעלה ב -19.2 וולט, אם כי ניתן לבחור בקיצוץ שרירותי של הרמה אשר ניתן להבין באמצעות המשוואות הבאות:

Vtrip = 1.24 x (R1 + R2 / R1)

R2 = R1 (Vtrip / 1.24 - 1)

איך זה עובד

הפלט של ה- LMV431 מצטמצם ברגע שמזהים את סיכת הייחוס שנקבעה להיות מעל 1.24V. הקתודה של LMV431 מסוגלת להוריד לרמת רוויה של כ -1.2 וולט.

הרמה שהוזכרה עשויה להספיק בדיוק כדי לכבות את Q2. Q2 נבחר ברובו ביד לשאת סף שער גבוה (> 1.3V). לא מומלץ להשתמש בתחליף Q2 מבלי להתחשב בכך.

תנאי הפעלת השבב עבור D1, Q2 ו- Q1 מצוינים בטבלה 1 למצב הכרוך בחיתוך של 19.2 וולט.

מצב ההפעלה של המעגלים מפורט באיור 3. ניתן לצפות כי קיצוץ המפלס יהיה בסביבות 2.7V ל- GOV. מתחת לכ -2.7 וולט ניתן לראות את המעגל עובר למצב כבוי.

הסיבה היא היעדר מתח כניסה מספיק כדי ליישר את השער לספי המקור של Q1 ו- Q2.

בזמן שהוא במצב כבוי, המעגל מציע כ -42 קילו-קוו לכניסה (מחוץ לעומס שקט במצב). דיודות הזנר D2 ו- D3 הן קריטיות להגבלת שער הירי מעל למתח המקור כפי שבא לידי ביטוי על ידי Q ו- Q2 (שאולי לא יורשו לעלות על 20 וולט).

D3 גם מעכב את הקתודה של D, מלירות מעל הגבול המוגדר של 35V. Resistor Rd מבטיח הטיה בסכנה ל- Q2 כך שתוכל למלא את דליפת הניקוז של Q2 במצב כבוי.

חשוב לצפות בדיודת המרכב ב- Q, ומשמעות הדבר היא שהיא אינה נושאת בעומס על סוללה המחוברת כהלכה (מתח כניסה קוטביות הפוך).

כדי להיות מסוגל לשמור על מצב של קוטביות שגויה של הסוללה, ייתכן שיהיה מומלץ לשלב דיודה חוסמת או חלופה מחוזקת (זו מאחורי השנייה) עשויה להידרש.

ניתן לראות את המעגל המיוחס לפעול באופן מיידי אם כי לבנות מחדש את התנאים בצורה איטית למדי. קבלים C, מציגים פריקה מהירה לשלילה דרך ה- LMV431 במתח של מתח יתר מרגיש.

ברגע שהמצב ישוב למצב נורמלי, החיבור מחדש מוחזק מעט על ידי משתני עיכוב הזמן R3-C1.

מספר משמעותי של עומסים (עשויים להיות רגולטורים) מעסיקים קבלים קלט משמעותיים המאפשרים עיכוב זמן למעגל הניתוק להסתדר על ידי עיכוב קצב ההחלפה החולף.

דפוס העבודה של החולף הסטנדרטי והקיבול הזמין הופכים לאחראים לתקן את זמן תגובת העיכוב המיועד.

יישום הכיבוי ממעגל הגנת מתח יתר המוצג עבור מטען עומס רכב מתרחש בערך שתים עשרה שניות. תקופות העלייה הארעיות הצפויות הגבוהות ביותר מוגבלות ברמה מאוזנת לתקופות שהוזכרו על ידי C (עומס).

מעגל זה אומת עם C (עומס) של 1 pF. ניתן לנסות עומס גדול יותר והוא בסדר בהתחשב בזריזה מהירה, יש להופיע ארעיית עכבת מקור מופחתת.