Perlindungan Tegangan Berlebih untuk Pembuangan Beban Otomotif

Postingan tersebut menjelaskan rangkaian proteksi cut-off tegangan berlebih dalam bentuk dump load otomotif untuk melindungi elektronik otomotif modern yang sensitif dan canggih dari lonjakan listrik DC transien yang berasal dari kelistrikan kendaraan.

Tegangan bus transien merupakan faktor risiko yang signifikan untuk sirkuit terintegrasi. Tegangan kerusakan maksimum yang dapat ditentukan oleh sirkuit terintegrasi untuk ditoleransi ditentukan oleh gaya dan pendekatan desainnya yang dapat sangat rendah untuk perangkat CMOS kecil.

Apa itu Tegangan Transien

Keadaan tegangan berlebih yang transien atau berulang yang mengalahkan spesifikasi tegangan tertinggi absolut IC dapat merusak perangkat secara permanen.

Kebutuhan akan keamanan tegangan berlebih sangat lazim dalam desain mobil 12V dan 24V di mana transien 'beban pembuangan' puncak biasanya setinggi GOV. Strategi pengamanan beban tertentu mengarahkan transien input ke tanah melalui perangkat yang mirip dengan dioda longsoran dan MOV.

Kesulitan dengan metode shunt adalah bahwa banyak daya yang pada akhirnya dapat diproses.

Teknik shunt biasanya tidak diinginkan jika ada kewajiban untuk memberikan perlindungan terus-menerus selama situasi tegangan berlebih (seperti yang terjadi dengan baterai ganda).

Desain

Rangkaian Perlindungan Tegangan Berlebih untuk Pembuangan Beban Otomotif yang ditunjukkan pada Gambar 1 adalah rangkaian pemutus seri sempurna atau rangkaian cut-of seri yang telah dibangun untuk melindungi beban regulator switching yang memiliki tegangan input optimal 24V.

Sirkuit ini dibuat dari perangkat diskrit ekonomis dan menggunakan satu Instrumen Texas LMV431AIMF.

Mengingat bahwa sirkuit ini menggunakan perangkat lulus PFET (Q1), mungkin ada penurunan tegangan maju marjinal atau kehilangan daya terkait.

Diagram Sirkuit

Gambar 1

Kesopanan : Sirkuit Perlindungan Tegangan Berlebih untuk Pembuangan Beban Otomotif

Bagaimana Dioda LM431AIMF Bekerja

Referensi yang dapat disesuaikan LMV431AIMF (D1) bekerja paling baik untuk situasi ini hanya karena ini memungkinkan cara yang murah untuk memastikan titik perjalanan yang cermat dan memantau akurasi suhu optimal yang menjadi cukup sulit dengan dioda zener atau juga menggunakan opsi alternatif lain (1% untuk Versi A, 0,5% untuk versi B).

Untuk menjaga keakuratan dan keandalan ini, resistor R1 dan R2 dipilih dengan toleransi 1% atau yang lebih baik mungkin direkomendasikan.

Tegangan referensi variabel biasanya dapat dianggap salah. Ambil contoh: 'Apa kabel ketiga yang mengakhiri dioda itu'? '

Anda mungkin menemukan berbagai jenis referensi tegangan variabel. Berbeda memiliki tegangan set built-in yang berbeda sementara yang lain dengan polaritas arah arus alternatif.

Semuanya dapat diidentifikasi dengan beberapa tahap fundamental (dan cukup signifikan): Referensi tegangan celah pita yang diatur suhu dan akurat, bersama dengan penguat kesalahan penguatan (digabungkan sebagai pembanding dalam rangkaian yang dibahas).

Mayoritas bagian menunjukkan hasil uni-poIar dengan memasukkan kolektor terbuka atau emitor. Gambar 2 menunjukkan secara konseptual apa yang mungkin diharapkan di dalam Texas Instruments LMV431AIMF.

Menghitung Cut-of Threshold

Tegangan input diperiksa dan dikontrol oleh LMV431 dengan bantuan pembagi tegangan R1 dan R2. Sirkuit yang dirinci pada Gambar 1 dikonfigurasi untuk diaktifkan pada 19.2V meskipun pemotongan level yang sewenang-wenang dapat dipilih yang dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:

Vtrip = 1,24 x (R1 + R2 / R1)

R2 = R1 (Vtrip / 1,24 - 1)

Bagaimana itu bekerja

Output dari LMV431 akan turun segera setelah pin referensi yang disetel terdeteksi berada di atas 1,24V. Katoda dari LMV431 mampu menurunkan tingkat saturasi sekitar 1.2V.

Level yang disebutkan mungkin cukup untuk mematikan Q2. Q2 sebagian besar dipilih dengan tangan untuk membawa ambang gerbang yang ditinggikan (> 1,3V). Tidak disarankan menggunakan substitusi untuk Q2 tanpa mempertimbangkan hal ini.

Kondisi operasi chip untuk D1, Q2, dan Q1 ditunjukkan pada Tabel 1 untuk kondisi yang melibatkan titik potong 19,2V.

Kondisi operasi sirkuit dirinci pada Gambar 3. Pemotongan level dapat diharapkan kira-kira di sekitar 2.7V ke GOV. Di bawah sekitar 2.7V sirkuit dapat terlihat transit ke situasi off.

Alasannya karena tidak adanya tegangan input yang cukup untuk menaikkan level gerbang ke ambang sumber Q1 dan Q2.

Saat dalam keadaan mati, rangkaian menawarkan sekitar 42 kQ ke input (beban diam status mati). Dioda Zener D2 dan D3 sangat penting untuk membatasi gerbang penembakan berlebih ke tegangan sumber seperti yang dinyatakan oleh Q, dan Q2 (yang mungkin tidak diizinkan melebihi 20V).

D3 juga menghambat katoda D, dari menembak di atas batas 35V yang ditentukan. Resistor Rd memastikan bias yang dikompromikan ke Q2 sehingga dapat memenuhi kebocoran drain Q2 dalam kondisi mati.

Penting untuk memperhatikan dioda tubuh di Q, ini menyiratkan bahwa ia tidak membawa perlindungan ke beban untuk baterai yang salah terhubung (tegangan input polaritas berlawanan).

Untuk dapat melindungi kondisi polaritas baterai yang salah, disarankan untuk memasukkan dioda pemblokiran atau PFET pengganti yang diperkuat (satu di belakang yang lain) mungkin juga diperlukan.

Sirkuit dapat dilihat dikaitkan untuk bekerja secara instan meskipun memulihkan kondisi agak lambat. Kapasitor C, menunjukkan pemakaian cepat ke negatif melalui LMV431 bahkan pada penginderaan tegangan berlebih.

Segera setelah situasi pulih ke normal, koneksi ulang sedikit tertahan oleh variabel waktu tunda R3-C1.

Sejumlah besar beban (yang mungkin merupakan regulator) menggunakan kapasitor input substansial yang memungkinkan penundaan waktu untuk sirkuit pemutus bekerja dengan menghambat laju perubahan tegangan transien.

Pola kerja transien standar dan kapasitansi yang tersedia menjadi tanggung jawab untuk memperbaiki waktu tanggap tunda yang diinginkan.

Implementasi penghentian dari Sirkuit Perlindungan Tegangan Berlebih yang diusulkan untuk Pembuangan Beban Otomotif berlangsung sekitar dua belas Detik. Periode kenaikan transien tertinggi yang diharapkan dibatasi dalam tingkat yang seimbang dengan periode yang disebutkan oleh C (beban).

Sirkuit ini diverifikasi dengan C (beban) 1 pF. Beban yang lebih besar dapat dicoba dan tidak apa-apa mengingat lonjakan cepat, transien impedansi sumber yang berkurang akan ada.