Como posso simular e lidar com um despejo de carga automotiva?

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Para encurtar a história, estou projetando um pequeno dispositivo para monitorar um sensor ou dois no meu carro. Eu não sou um EE, mas sou um defensor de saber que as coisas vão funcionar corretamente e que não vou perder meu tempo e dinheiro apenas para ter meu dispositivo frito por fontes de energia menos do que ideais. :)

Eu consegui montar um circuito de fonte de alimentação que incorpore um limitador de sobretensão ( LT4356 ) e um regulador linear ( LT1963AEQ ), com um bom TVS ( SMAJ40A ) sentado na frente, para me dar + 5V regulados e espero suportar o mítico despejos de carga referidos nos artigos SAE e nas folhas de dados do TVS em toda a Internet. :)

O que eu estou preso agora é ... como faço para verificar se o que tenho é bom? O que eu poderia fazer melhor?

Eu tive algumas idéias para testá-lo: realmente mexa com o circuito e conecte suprimentos CC de alta tensão às entradas ... toque os fios brevemente e o que não. Eu realmente gostaria de saber se isso pode sobreviver a um despejo de carga honesto.

Quanto ao design ... meu diodo TVS é robusto o suficiente? Existe outra abordagem que eu deveria adotar, como empurrar um boné ou dois para diminuir os picos e dar menos TVS ao trabalho da TVS? Eu perguntei nos canais de IRC e vasculhei a web ... e vi tudo, desde filtros de linha DC a indutores, bonés enormes, diodos, tranzorbs e um milhão de outras coisas. Estou um pouco confuso sobre o que é considerado uma boa abordagem básica para proteger um circuito dos rigores do sistema de energia CC de um automóvel.

power-supply automotive protection Toby Lawrence
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Antes de dar um choque a você e ao dispositivo: seu circuito e / ou seus componentes possuem algum mecanismo de proteção? Diodos de aperto, capacitores / indutores de alisamento, fusíveis ...
clabacchio
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Existe um diodo TVS entre a entrada e o terra (SMAJ40CA, SMT, Littelfuse) e, depois disso, de acordo com a folha de dados, há simplesmente o resistor com detecção de corrente e o MOSFET para mudar a carga. Do MOSFET, ele vai direto para o regulador linear que possui um conjunto de caps de 0,1uF / 1uF / 10uF na entrada e na saída. Ainda preciso adicionar um fusível à entrada, apesar de o LT4356 estar configurado para cortar a entrada quando detectar uma situação de sobrecorrente.
Toby Lawrence
400W TVS pode não ser suficiente para alguma carga despeja electronics.stackexchange.com/a/17125/763
Martin Thompson

Respostas:

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A maneira "correta" de testar seu circuito é com um "gerador de despejo de carga" - por exemplo, o gerador de despejo de carga LD200N .

Os dump de carga são realmente muito raros - você precisa se preocupar muito mais com os outros pulsos ISO (por exemplo, os picos rápidos de +200V que o TVS não terá chance de cortar muito) - não sei com que rapidez o LT4356 interruptor.

Esses pulsos rápidos tendem a acontecer em muitas viagens, pois podem ser causados ​​por coisas como ligar e desligar os limpadores, ou o compressor de ar condicionado, por exemplo.

EDIT: Eu olhei para a folha de dados TVS:

Seu TVS reivindica um "tempo de resposta" de 1ps. Acho isso muito difícil de acreditar, dado que o pacote tem 13 ps de comprimento na velocidade da luz! Eu estaria interessado em saber como eles medem isso.

De qualquer forma, a quantidade de indutância em série estará em circuito apenas com a fiação e os desvios diminuirão significativamente.

Além disso, confira a figura 1 - um pulso de despejo de carga pode durar algumas centenas de ms, duas ordens de grandeza à direita desse gráfico, que parece reduzir pela metade a potência de cada 100x no eixo x, então é mais como um 200W dispositivo. Pode ser um bom dispositivo para os pulsos rápidos!

( Esse é o tipo de monstro instalado em algumas ECUs automotivas:)

Vishay tem o que parece ser uma leitura razoável sobre o assunto de transientes automotivos

Quando adolescente, construí um contador de barras e ele sobreviveu bem por muitos anos sem proteção contra despejo de carga, ou mesmo muito mais. Agora eu sou um engenheiro de design de produtos automotivos, estremeço quando penso nisso :)

Martin Thompson
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Tudo bem, então parece que isso está voltando ao aspecto do design: como devo proteger contra esses picos de +200V? A folha de dados da TVS diz que possui um tempo de resposta de 1ps de 0V a Vbr e o LT4356 diz que possui um atraso máximo de desligamento de 1us quando detecta uma situação de sobretensão. Eu planejo colocar uma tampa eletrolítica de tamanho decente, bem na entrada, para absorver melhor alguns picos ... mas, além disso, há mais alguma coisa que eu preciso considerar?
Toby Lawrence
Normalmente, temos cerca de 100s pF de cerâmica nos terminais de energia. Supondo que o suprimento esteja fundido a uma corrente razoável (acho que você não precisará mais do que 1A?)
Martin Thompson
Então, parece que talvez eu precise de uma abordagem em etapas aqui. Uma grande buzina de um TVS na porta da frente, para limitar os picos de monstros e, em seguida, um resistor limitador de corrente seguido por um TVS menor para possivelmente reprimir mais as coisas. O tempo de resposta do TVS ainda é uma preocupação aqui? A cerâmica na entrada realmente seria capaz de amortecer esses picos o suficiente?
Toby Lawrence
A cerâmica também ajuda a manter afastada parte do RF desagradável. Cinto, aparelho, corda, fita adesiva, etc. :) Eu acho que TVS grande + TVS pequena + alguns bonés ficariam bem
Martin Thompson
Então, renunciar a um resistor limitador de corrente entre o TVS? Desculpe se minhas perguntas parecem estar pedindo uma resposta completa ... mas eu só quero ter certeza de que entendi sua resposta corretamente. :)
Toby Lawrence