Protección contra riesgos de suministro de energía automotriz

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Estoy buscando una manera de proteger un pequeño circuito que se utilizará dentro de un automóvil o camión (sistema de alimentación de 12 V o 24 V). El circuito consume alrededor de 12-15W. Utilizo un módulo convertidor DC / DC aislado que puede regular 9-36V hasta 3.3V.

Estoy buscando circuitos recomendados o un controlador IC que pueda solucionar los riesgos habituales:

Picos de volcado de carga
tensión inversa
Protección OV / UV
Ruido general en las líneas eléctricas.
... Cualquier cosa que me haya perdido.

Actualmente tengo mi ojo en el LTC4365 de Linear Technologies. He pensado en usarlo junto con un TVS bidireccional, ajustando el voltaje a 32V y protegiendo todo con un fusible de soplado rápido.

¿Sería una solución adecuada o me perdí algo aquí?

power protection automotive

— Nico Erfurth
fuente

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Agregué un enlace a la hoja de datos del LTC4365. Estamos tratando de hacer que los usuarios sean conscientes de la importancia de esto, especialmente para las partes menos comunes, para que otros no tengan que buscarlo y que todos estén seguros de hablar de lo mismo. Solo trato de cultivar buenos hábitos.

— stevenvh

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Vaciado de la carga

... es un asesino: su TV tiene que convertir una gran cantidad de energía en calor sin explotar.

ISO7637 para un sistema de 12 V tiene un pico de pico de hasta ~ 90 V con un tiempo de subida de 5-10 ms que dura hasta 400 ms desde una resistencia de fuente tan baja como 0.5ohms. ¡Eso es varios cientos de julios de energía en menos de medio segundo!

No todo eso tiene que ir al supresor, solo el exceso por encima del voltaje de sujeción (pero aún ~ 60V en su caso)

En el lado positivo, los volcados de carga son bastante raros, por lo que si es una excepción y no le importa el pequeño riesgo, podría ignorarlo.

Picos transitorios rápidos

Estos pueden alcanzar los 200 V cuando los limpiaparabrisas se apagan, por ejemplo: proporcionan una ruta capacitiva (de alto voltaje) para que los conecten a tierra cerca de la entrada.

Sobretensión a largo plazo

La electrónica automotriz a menudo se especifica para sobrevivir 24 V durante varios minutos (para cuando un automóvil arranca desde un camión de 24 V) y 48 V hasta por un minuto (IIRC) ya que a veces se usan 2 baterías de camión para proporcionar una carga de impulso rápida para obtener ¡Un automóvil que se mueve in extremis! Su supresor de picos puede explotar en esas condiciones.

Abandonos

Las pérdidas de batería también pueden ser significativas, hay una prueba en la industria que involucra una serie de pulsos de voltaje de batería que caen a 0V; debe tener suficiente capacidad interna para mantener sus raíles de suministro cuando eso suceda.

Especificación de requisitos del mundo real

Si desea un ejemplo de lo sangriento que puede ser esto, la compatibilidad electromagnética (EMC) de Ford, que incluye pruebas transitorias, está disponible en la web:

Componente Especificaciones EMC EMC-CS-2009

¡Busque a través de él "transitorio" y "abandono" para ver qué diseños de producción en serie se supone que deben cumplir!

— Martin Thompson
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Gracias por la respuesta y el enlace. El pdf es muy informativo. Una cosa de la que no estoy seguro son los transitorios rápidos que ha mencionado. He examinado el documento, lo que he encontrado es una mención de Test pulses AG. C1 / C2 se parece al que has mencionado, ¿es correcto?

— Nico Erfurth

@ Masta79: Casi todos los transitorios de FA son lo que quería decir con "transitorios rápidos", aunque algunos son más rápidos que otros. Sin embargo, son más cortos que el volcado de carga ... ¡Perdón por la confusión!

— Martin Thompson

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Parece que has respondido tu propia pregunta. El LTC4365 es probablemente una buena solución. La hoja de datos dice que no se necesita TVS , pero igual usaría uno.
Haga que el LTC4365 sea seguido por un condensador buffer para manejar las caídas en el voltaje de la batería. Si la batería también se usa para un motor de arranque , probablemente sea inevitable que el voltaje caiga, especialmente cuando consume 15W (eso es 4.5A a 3.3V).
Si el condensador tiene un valor bastante grande, es posible que desee utilizar un fusible más lento , de lo contrario, podría encenderse al encenderlo. (El fusible no ofrece protección adicional sobre el LTC4365 aparte de limitar el daño en caso de falla de un componente).

¿Alguna razón en particular por la que quieres usar un convertidor DC-DC aislado ? Por lo general, no son necesarios para el funcionamiento con batería.

— stevenvh
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Si ya tiene un convertidor DC-DC aislante que puede manejar hasta 36V, no parece que necesite mucho más. No entiendo lo que crees que el LTC4365 hará por ti. Su convertidor ya puede manejar 36V por sí mismo, lo que en realidad es un poco más que los 34V para los que está calificado el LTC4365.

— Olin Lathrop
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Mi idea era proteger solo el LTC4365 con el tranzorb. Limitarle la corriente máxima con una resistencia. Todo detrás estaría protegido por el LTC4365 y el Mosfet. Esos tendrían que ser clasificados para el 100V + en consecuencia. Como el LTC también proporciona limitación de corriente de entrada y protección de batería inversa, eso me pareció un buen negocio.

— Nico Erfurth

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@Masta: Pero si puede proteger el LTC4365 de esa manera, que solo tiene una capacidad nominal de 34 V, ¿por qué no puede proteger el convertidor CC-CC de 36 V de la misma manera? Entonces puede perder el LTC4365 por completo. No veo lo que está agregando en su configuración.

— Olin Lathrop

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Como Martin ya dijo si protejo todo el circuito a través de un transorb, tiene que quemar toda la energía de un volcado de carga, que puede ser bastante. Con mi solución puedo limitar la corriente para que el LTC pueda seguir funcionando. El LTC puede detectar una situación de OV y apagar el mosfet para que el transitorio no pueda alcanzar el resto de mis circuitos. Con esto, la posibilidad de quemar un fusible también DEBE reducirse considerablemente. A menos que esté masivamente confundido. :)

— Nico Erfurth

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Para un dispositivo de protección de fuerza bruta: ST: RBO040

MUCHOS miles de dispositivos en la policía y otras aplicaciones de vehículos de emergencia con esta parte en el conector a la línea de + 12V. No es lujoso, pero salvará su circuito de la mayoría de los eventos transitorios.

— Ralph Garvin
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