Otomotiv Yük Dökümü için Aşırı Gerilim Koruması

Gönderi, hassas ve sofistike modern otomotiv elektroniklerini araç elektriğinde yayılan geçici DC elektrik ani yükselmelerinden korumak için otomotiv boşaltma yükü şeklinde bir aşırı voltaj kesme koruma devresini açıklıyor.

Geçici veri yolu voltajları, entegre devreler için önemli bir risk faktörüdür. Bir entegre devrenin tolerans gösterebileceği maksimum arıza voltajı, küçük CMOS cihazları için ağırlıklı olarak düşük olabilen stili ve tasarım yaklaşımı ile belirlenir.

Geçici Voltaj Nedir

Bir IC'nin mutlak en yüksek voltaj spesifikasyonunu bozan geçici veya tekrarlayan aşırı voltaj koşulları muhtemelen bir cihaza geri döndürülemez şekilde zarar verebilir.

Aşırı voltaj güvenliği gerekliliği, tepe 'yük boşaltma' geçişlerinin genellikle GOV kadar yüksek olduğu otomobil 12V ve 24V tasarımlarında oldukça yaygındır. Belirli yük koruma stratejileri, çığ diyotlarına ve MOV'lara benzer cihazlar aracılığıyla girişi geçici olarak toprağa yönlendirir.

Şant yöntemiyle ilgili zorluk, büyük bir gücün muhtemelen işlenmeye başlayabilmesidir.

Şant teknikleri bir aşırı voltaj durumu boyunca sürekli koruma sağlama zorunluluğu olması durumunda (çift pille ortaya çıktığı gibi) genellikle istenmez.

Dizayn

Şekil 1'de gösterilen Otomotiv Yük Atma için Aşırı Gerilim Koruma Devresi, optimum 24V giriş voltajına sahip olan bir anahtarlama regülatör yükünü korumak için yapılmış mükemmel bir seri bağlantı kesme veya seri kesme devresidir.

Devre, ekonomik ayrık cihazlardan tasarlanmıştır ve tek bir Texas Instruments LMV431AIMF.

Bu devrenin bir PFET geçiş cihazı (Q1) kullandığı göz önüne alındığında, marjinal bir ileri voltaj düşüşü veya ilgili güç kaybı olabilir.

Devre şeması

Şekil 1

Nezaket : Otomotiv Yük Dökümü için Aşırı Gerilim Koruma Devresi

LM431AIMF Diyot Nasıl Çalışır?

LMV431AIMF (D1) uyarlanabilir referans, bu durum için en iyi sonucu verir, çünkü titiz bir açma noktasını belirlemek ve bir zener diyotu ile oldukça zorlaşan veya benzer şekilde diğer alternatif seçenekleri (% 1 için A versiyonu, B versiyonu için% 0,5).

Bu doğruluğu ve güvenilirliği korumak için, dirençler R1 ve R2% 1 tolerans olarak seçilmiştir veya daha da iyisi önerilebilir.

Değişken referans voltajları genellikle yanlış bir şekilde düşünülebilir. Örneğin: 'Bu diyottan sonlanan üçüncü kablo nedir'?

Çok sayıda değişken voltaj referansı bulabilirsiniz. Farklı, farklı dahili set voltajına sahipken, diğerleri alternatif akım yönü polaritesine sahiptir.

Hepsi birkaç temel (ve oldukça önemli) aşama ile tanımlanabilir: Bir kazanç hata amplifikatörü (tartışılan devrede bir karşılaştırıcı olarak dahil edilmiş) ile birlikte bir sıcaklık ayarlı, doğru bant aralığı voltaj referansı.

Parçaların çoğu, açık bir toplayıcı veya yayıcı kullanarak tek yönlü sonuçlar sergiler. Şekil 2, Texas Instruments LMV431AIMF'de neler beklenebileceğini kavramsal olarak göstermektedir.

Eşik Kesiminin Hesaplanması

Giriş voltajı, LMV431 tarafından kontrol edilir ve kontrol edilir. gerilim bölücü R1 ve R2. Şekil 1'de ayrıntıları verilen devre, aşağıdaki denklemler kullanılarak çözülebilecek isteğe bağlı bir seviye kesimi seçilebilmesine rağmen, 19.2V'de etkinleştirilecek şekilde yapılandırılmıştır:

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

R2 = R1 (Vtrip / 1.24 - 1)

Nasıl çalışır

LMV431'in çıkışı, ayarlanan referans pininin 1.24V üzerinde olduğu tespit edilir edilmez düşer. Bir LMV431'in katodu, yaklaşık olarak 1.2V'lik bir doygunluk düzeyine indirilebilir.

Bahsedilen seviye, Q2'yi kapatmak için yeterli olabilir. Q2 ağırlıklı olarak yüksek bir kapı eşiği (> 1.3V) taşımak için elle seçildi. Bunu hesaba katmadan Q2 yerine ikame kullanmanız önerilmez.

D1, Q2 ve Q1 için yonga çalışma koşulları, 19,2V kesme noktası içeren durum için Tablo 1'de belirtilmiştir.

Devrelerin çalışma koşulu Şekil 3'te detaylandırılmıştır. Seviyenin kesiminin yaklaşık olarak GOV ile 2.7V arasında olması beklenebilir. Yaklaşık 2.7V'nin altında, devre kapalı duruma geçerken görülebilir.

Bunun nedeni, geçidi Q1 ve Q2 kaynak eşiklerine yükseltmek için yeterli giriş voltajının olmamasıdır.

Devre dışı durumdayken, devre girişe yaklaşık 42 kQ sunar (kapalı durum durgun yük). Zener diyotları D2 ve D3, aşırı çekim kapısını Q ve Q2 ile ifade edilen kaynak voltajlarıyla (20V'un ötesine geçmesine izin verilmeyebilir) sınırlamak için çok önemlidir.

D3 aynı şekilde D'nin katodunun belirtilen 35V sınırının üzerine çıkmasını engeller. Direnç Rd, kapalı durumda Q2'nin drenaj sızıntısını karşılayabilmesi için Q2'ye riskli bir önyargı sağlar.

Q'daki vücut diyotunu izlemek önemlidir, yanlış bağlanmış piller için (ters polarite giriş voltajları) yüke hiçbir koruma sağlamadığı anlamına gelir.

Yanlış bir batarya polaritesinin durumunu koruyabilmek için, bir engelleme diyotunun eklenmesi tavsiye edilebilir veya güçlendirilmiş bir alternatif (biri diğerinin arkasında) PFET de gerekli olabilir.

Devrenin, koşulları oldukça yavaş bir şekilde yeniden tesis etmesine rağmen, anında harekete geçtiği görülebilir. Kondansatör C, aşırı voltaj algılandığında bile LMV431 aracılığıyla negatife hızlı deşarj gösterir.

Durum normale döner dönmez, yeniden bağlantı, R3-C1 zaman gecikmesi değişkenleri tarafından hafifçe desteklenir.

Önemli sayıda yük (düzenleyiciler olabilir), geçici dönüş oranını engelleyerek kesme devresinin çalışması için zaman gecikmesine izin veren önemli giriş kapasitörleri kullanır.

Standart geçicinin çalışma modeli ve mevcut kapasitans, amaçlanan gecikme yanıt süresini düzeltmekten sorumlu hale gelir.

Otomotiv Yük Atımı için önerilen Aşırı Gerilim Koruma Devresinden kapatma uygulaması yaklaşık on iki Saniyede gerçekleşir. Beklenen en yüksek geçici yükselme periyotları, C (yük) ile belirtilen periyotlarla dengeli bir seviyede sınırlandırılır.

Bu devre 1 pF'lik bir C (yük) ile doğrulandı. Daha büyük yük denenebilir ve hızlı dalgalanma düşünüldüğünde sorun yoktur, düşük kaynak empedans geçişleri mevcut olacaktır.