¿Simulando un volcado de carga automotriz con un banco de condensadores cargados?

He estado trabajando en un dispositivo de registro de datos que eventualmente entrará en mi vehículo personal. Recorrí las redes y construí lo que, en teoría, debería ser una fuente de alimentación bastante robusta capaz de manejar transitorios rápidos y subtensión y el volcado de carga legendario. Sin embargo, mi problema es ... Quiero probar la fuente de alimentación.

En las preguntas anteriores que hice sobre el diseño de la parte de la fuente de alimentación, me dijeron que la "forma correcta" de simular un volcado de carga es con un dispositivo de prueba adecuado y profesional. Sin embargo, tengo curiosidad ... ¿qué me impide armar algo que está "lo suficientemente cerca"?

Mi idea es simplemente esto: obtener una fuente de alimentación de CC de bajo voltaje, como una fuente de alimentación de PC antigua. Obtenga un convertidor DC-DC para subir ese 12V a algo en el rango de 80V. Arme un banco de condensadores para ubicarme cerca de un volcado teórico de carga de 12 V ... que, por lo que puedo decir, está en el rango de los cientos de julios. Una vez cargada, simplemente conéctela a la entrada de la batería del dispositivo, que no se conectaría a una fuente de alimentación real para que no quiera atornillar esa fuente de alimentación, y vea si explota, y si no, vea si funciona normalmente después.

¿Suena esto como la idea más tonta que has escuchado? ¿Es una idea algo decente que simplemente necesita mucha planificación y verificación de números para funcionar más o menos según lo previsto?

Un volcado de carga es lo que le sucede al sistema eléctrico de un automóvil cuando se apaga una carga grande (como los faros). El problema es que el sistema de carga (principalmente el alternador) tiene una inductancia significativa, y cualquier intento de reducir rápidamente el consumo de corriente resulta en una "patada inductiva" que crea un gran pico de voltaje en el bus de 12V. Esta patada es el mismo fenómeno utilizado para crear la chispa en el sistema de encendido, solo una manifestación diferente de la misma. El punto es que cualquier equipo que esté conectado al bus de 12V debe ser capaz de resistir estos picos de voltaje ocasionales de 100-200V sin daños.

Dado que el volcado de carga es principalmente un fenómeno inductivo, probablemente también sería más fácil simularlo de esa manera. Realmente no es necesario simular la energía total de un volcado de carga automotriz real; solo necesita crear la misma forma de onda de voltaje en los terminales de suministro de su dispositivo.

Coloque un inductor grande (L1, del orden de 1H, quizás el primario de un transformador de potencia grande) en serie con su dispositivo (es decir, conecte el dispositivo a la fuente de alimentación a través del inductor). Esto representa la inductancia del sistema de carga de automóviles.

Coloque unos pocos µF de capacitancia (C1) en (en paralelo con) su dispositivo; esto representa la capacitancia distribuida del cableado del automóvil y ayuda a limitar la duración del evento de descarga de carga. Asegúrese de que este condensador esté clasificado para unos pocos cientos de voltios.

Ponga también una resistencia de 120Ω (R1) en paralelo con su dispositivo. Esto representa otras cargas estáticas dentro del automóvil y establecerá un límite superior en el voltaje máximo que crea el volcado de carga. (Esta resistencia consumirá 100 mA y disipará 1.2W).

Ahora, conecte una resistencia de bajo valor y alta potencia (R2) a través de su dispositivo, en serie con un interruptor (SW1). Esto representa la carga que se "vaciará". El valor de la resistencia debe ser tal que la corriente de CC no exceda la capacidad de la fuente de alimentación, y puede ajustar el valor de la resistencia para cambiar la corriente con respecto al valor del inductor para descargar una cantidad específica de energía ( 0.5 × I ² × L). Por ejemplo, si su inductor es 1H y su resistencia es 12Ω (@ 12W), obtendrá 1A y la energía almacenada será de 0.5 Julios.

Cierre el interruptor para "cargar" el inductor, luego ábralo; ahí está su evento de descarga de carga simulada. Con estos valores de resistencia, el voltaje máximo será del orden de 100-120V. Puede usar diferentes combinaciones de valores de resistencia para simular diferentes tipos de eventos. La relación de R1 a R2 determina aproximadamente el voltaje máximo del pico (en relación con el voltaje de la fuente de alimentación). Escale ambas resistencias hacia abajo para simular eventos de mayor corriente (mayor energía). Haga el condensador más pequeño para obtener tiempos de subida más rápidos; 1H y 1µF resuenan a 160Hz, lo que le brinda una vida útil de 1,5 ms (1/4 ciclo). Por ejemplo, cambiar C1 a 0.01 µF le daría una vida útil de aproximadamente 150 µs.