Higit sa Proteksyon ng Boltahe para sa Automotive Load Dump

Ipinapaliwanag ng post ang isang over voltage na cut-off protection circuit sa anyo ng automotive dump load para sa pagprotekta sa sensitibo at sopistikadong modernong automotive electronics mula sa pansamantalang DC electrical spike na nagmumula sa de-koryenteng sasakyan.

Ang mga pansamantalang boltahe ng bus ay isang makabuluhang kadahilanan ng peligro sa mga integrated circuit. Ang maximum na pagkasira ng boltahe na ang isang integrated circuit ay maaaring tinukoy upang magparaya ay natutukoy ng estilo at diskarte sa disenyo na maaaring higit na mababa para sa mga maliliit na aparato ng CMOS.

Ano ang Transient Voltage

Panandalian o paulit-ulit sa mga pangyayari sa boltahe na talunin ang isang ganap na pinakamataas na boltahe ng IC na maaaring hindi maibalik na makapinsala sa isang aparato.

Ang pangangailangan para sa higit na kaligtasan ng boltahe ay kapansin-pansin na laganap sa mga disenyo ng automobile 12V at 24V na kung saan ang rurok na 'load dump' transients ay karaniwang napakataas ng GOV. Ang ilang mga diskarte sa pag-iingat ng pag-load ay nagpapalipat ng input pansamantala sa lupa sa pamamagitan ng mga aparato na katulad ng mga diode ng avalanche at mga MOV.

Ang kahirapan sa pamamaraang shunt ay ang isang napakaraming kapangyarihan na posibleng magtapos sa proseso.

Mga diskarte sa shunt ay karaniwang hindi kanais-nais dapat mayroong isang obligasyon na magbigay ng tuluy-tuloy na proteksyon sa buong sitwasyon ng paglipas ng boltahe (tulad ng transpires na may dalawahang baterya).

Ang disenyo

Ang Over Voltage Protection Circuit para sa Automotive Load Dump na ipinakita sa Larawan 1 ay isang perpektong serye na idiskonekta o serye na cut-of circuit na itinayo upang mapangalagaan ang isang paglipat ng load ng regulator na nagtataglay ng isang pinakamainam na boltahe ng pag-input na 24V.

Ang circuit ay inilaan mula sa mga ekonomiko na discrete na aparato at gumagamit ng isang solong Mga Instrumentong Texas LMV431AIMF.

Dahil sa ang circuit na ito ay gumagamit ng isang PFET pass device (Q1), maaaring mayroong isang marginal forward voltage drop o kaugnay na pagkawala ng kuryente.

Diagram ng Circuit

Larawan.1

Kabutihang loob : Sa paglipas ng Voltage Protection Circuit para sa Automotive Load Dump

Paano gumagana ang LM431AIMF Diode

Ang nababagay na sanggunian ng LMV431AIMF (D1) ay pinakamahusay na gumagana para sa sitwasyong ito dahil lamang pinapayagan nito ang isang murang paraan upang alamin ang isang masusing point ng biyahe at subaybayan ang pinakamainam na katumpakan ng temperatura na nagiging mahirap sa isang zener diode o gayun din gamit ang iba pang mga pagpipilian na pagpipilian (1% para sa Isang bersyon, 0.5% para sa bersyon ng B).

Para sa pagpapanatili ng kawastuhan at pagiging maaasahan na ito, ang resistors R1 at R2 ay napili upang maging 1% pagpapaubaya o mas mahusay pa ring inirerekumenda.

Ang mga variable na boltahe na sanggunian ay maaaring madalas na mali isipin. Halimbawa: 'Ano ang pangatlong wire na nagtatapos mula sa diode na'? '

Maaari kang makahanap ng maraming uri ng mga variable na sanggunian ng boltahe. Iba't ibang nagtataglay ng iba't ibang in-built na hanay ng boltahe habang ang iba ay may kahaliling kasalukuyang polarity ng direksyon.

Ang lahat ng mga ito ay maaaring makilala sa isang pares ng mga pangunahing (at medyo makabuluhan) yugto: Ang isang temperatura na kinokontrol, tumpak na sangguniang boltahe ng puwang ng banda, kasama ang isang gain error amplifier (isinasama bilang isang kumpara sa tinalakay na circuit).

Ang karamihan ng mga bahagi ay nagpapakita ng mga resulta ng uni-poIar sa pamamagitan ng pagsasama ng isang bukas na kolektor o emitter. Ang pigura 2 ay nagpapahiwatig ng konsepto kung ano ang maaaring asahan sa loob ng Texas Instruments LMV431AIMF.

Kinakalkula ang Cut-of Threshold

Ang input boltahe ay naka-check at kinokontrol ng LMV431 sa tulong ng divider ng boltahe R1 at R2. Ang detalyadong circuit sa Larawan 1 ay naka-configure upang maaktibo sa 19.2V bagaman ang isang di-makatwirang pagputol ng antas ay maaaring mapili na maaaring malaman gamit ang mga sumusunod na equation:

Vtrip = 1.24 x (R1 + R2 / R1)

R2 = R1 (Vtrip / 1.24 - 1)

Paano ito gumagana

Ang output ng LMV431 ay nagdudulot sa lalong madaling natukoy ang itinakdang sangguniang pin na mas mataas sa 1.24V. Ang katod ng isang LMV431 ay may kakayahang ibaba sa antas ng saturation na humigit-kumulang na 1.2V.

Ang nabanggit na antas ay maaaring sapat lamang upang patayin ang Q2. Ang Q2 ay nakararami na pinili ng kamay upang magdala ng isang nakataas na threshold ng gate (> 1.3V). Hindi inirerekumenda na gumamit ng isang pamalit para sa Q2 nang hindi isinasaalang-alang ito sa account.

Ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng maliit na tilad para sa D1, Q2, at Q1 ay ipinahiwatig sa Talahanayan 1 para sa kundisyon na kinasasangkutan ng isang 19.2V na putol ng punto.

Ang kundisyon ng pagpapatakbo ng mga circuit ay detalyado sa Larawan 3. Ang pagbawas ng antas ay maaaring asahan na humigit-kumulang sa 2.7V hanggang sa malapit na GOV. Sa ibaba tungkol sa 2.7V ang circuit ay maaaring makita na lumilipat sa off sitwasyon.

Ang dahilan ng kawalan ng sapat na boltahe ng pag-input upang mai-level up ang gate sa mga mapagkukunan ng threshold ng Q1 at Q2.

Habang nasa off state, nag-aalok ang circuit ng halos 42 kQ sa input (off status quiescent load). Ang Zener diode D2 at D3 ay mahalaga para sa paghihigpit sa over shooting gate sa mga voltages na pinagmulan tulad ng ipinahayag ng Q, at Q2 (na maaaring hindi payagan na lumampas sa 20V).

Pinipigilan din ng D3 ang katod ng D, mula sa pagbaril sa itaas ng tinukoy nitong limitasyon na 35V. Tinitiyak ng Resistor Rd ang isang nakompromisong bias sa Q2 upang maisagawa nito ang pagtulo ng paagusan ng Q2 sa kondisyon na off.

Mahalagang panoorin ang body diode sa Q, ipinapahiwatig nito na hindi ito nangangalaga sa pag-load para sa maling konektadong baterya (kabaligtaran ng mga voltages ng pag-input ng polarity).

Upang mapangalagaan ang kundisyon ng isang maling polarity ng baterya, maipapayo na isama ang isang pagharang sa diode o isang pinalakas na kahalili (isa sa likod ng isa pa) maaaring kailanganin din ang PFET.

Ang circuit ay maaaring makita maiugnay upang kumilos kaagad kahit na muling itaguyod ang mga kondisyon sa halip mabagal. Ang Capacitor C, ay nagpapakita ng mabilis na pagpapalabas ng negatibo sa pamamagitan ng LMV431 sa isang pantay na isang boltahe na nakakaramdam.

Sa sandaling ang sitwasyon ay ibalik sa normal, ang muling pagkakonekta ay bahagyang hinawakan ng mga variable ng pagkaantala ng oras ng R3-C1.

Ang isang makabuluhang bilang ng mga naglo-load (na maaaring maging mga regulator) ay gumagamit ng malalakas na mga capacitor ng input na nagpapahintulot sa pagkaantala ng oras para sa cut-off circuit upang mag-ehersisyo sa pamamagitan ng pagbabawal sa pansamantalang rate ng pagpatay.

Ang pattern ng pagtatrabaho ng karaniwang pansamantala at ang magagamit na capacitance ay magiging responsable na ayusin ang inilaan na oras ng pagtugon ng pagkaantala.

Ang pagtigil sa pagpapatupad mula sa ipinanukalang Over Voltage Protection Circuit para sa Automotive Load Dump ay nagaganap sa humigit-kumulang labindalawang Sec. Ang inaasahang pinakamataas na pansamantalang pagtaas ng mga panahon ay napipigilan sa isang balanseng antas sa mga nabanggit na panahon ng C (load).

Ang circuit na ito ay na-verify gamit ang isang C (load) na 1 pF. Ang mas malaking karga ay maaaring subukin at ayos kung isasaalang-alang ang mabilis na paglundag, naroroon ang nabawasan na mga mapagkukunan ng impedance.