Jak zabezpieczyć się przed zrzutem ładunku samochodowego?

Zrzutu obciążenia występuje, gdy obciążenie, do którego generator dostarcza prąd zostaje nagle przerwane. W elektronice samochodowej dotyczy to odłączenia akumulatora podczas ładowania przez alternator. Jest to najwyraźniej dobrze opisane w tym dokumencie SAE o wartości 65 USD ; Wikipedia twierdzi, że może wynosić „aż 120 V i rozpad może potrwać do 400 ms” . Ten dokument twierdzi, że zrzut systemu 12 V może wynosić nawet 87 V i długości 400 ms:

       12V system      24V system
Us     65V to 87V      123V to 174V     // maximum voltage
Ri     0.5Ω to 4Ω      1Ω to 8Ω         // source resistance
td     40ms to 400ms   100ms to 350ms   // pulse length
tr     10ms??          5ms??            // rise time

Ostatni połączony dokument zawiera również tabelę z wykazem absorpcji energii TVS (transient voltage suppressor) w następujący sposób:

Tabela 2 - Pochłonięta energia [J] ( _zacisk V = 45 V )

td [ms]   source resistance [Ω]
     0.5    1     1.5   2     2.5   3     3.5   4
 50  18.57  9.62  6.26  4.50  3.41  2.68  2.17  1.80
100  37.15  19.23 12.51 8.99  6.83  5.36  4.34  3.59
150  55.72  28.85 18.77 13.49 10.24 8.04  6.51  5.39
200  74.30  38.46 25.02 17.98 13.65 10.72 8.68  7.18
250  92.87  48.08 31.28 22.48 17.07 13.40 10.85 8.98
300  111.44 57.69 37.53 26.98 20.48 16.08 13.02 10.77
350  130.02 67.31 43.79 31.47 23.89 18.76 15.19 12.57
400  148.59 76.92 50.05 35.97 27.31 21.44 17.37 14.3

Teraz chcę zablokować znacznie mniej niż 45 V (powiedzmy 20 V) i chciałbym przeliczyć te wartości. Autor pisze:

• Obliczone przy użyciu metody podanej w załączniku E.1.1. E), gdzie R _i = R _L (dla maksymalnego przeniesienia mocy).

Ujawnia to wzór:

W _e = (U _s ) ^{2 _x} t _d / R _i / 4.6

... i aktualizuje tabelę w następujący sposób:

Pochłonięta energia [J] ( _zacisk V = 20 V )

td [ms]   source resistance [Ω]
     0.5    1      1.5    2      2.5    3      3.5    4
 50  97.59  48.79  32.53  24.40  19.52  16.26  13.94  12.20
100  195.17 97.59  65.06  48.79  39.03  32.53  27.88  24.40
150  292.76 146.38 97.59  73.19  58.55  48.79  41.82  36.60
200  390.35 195.17 130.12 97.59  78.07  65.06  55.76  48.79
250  487.93 243.97 162.64 121.98 97.59  81.32  69.70  60.99
300  585.52 292.76 195.17 146.38 117.10 97.59  83.65  73.19
350  683.11 341.55 227.70 170.78 136.62 113.85 97.59  85.39
400  780.70 390.35 260.23 195.17 156.14 130.12 111.53 97.59

Daje to maksymalną wartość 781J. Czy zrobiłem to poprawnie? Mój system TVS musi pochłaniać do ~ 800J, przekraczając prawie 30A? Wydaje się, że to naprawdę dużo, ale będzie to do 6 równoległych akumulatorów półciężarowych (~ 100 Ah każdy) oprócz alternatora 130A +. (Czy rezystancja źródła może być nawet niższa niż 0,5 Ω?) Jaka kombinacja elementów TVS może skutecznie przejść 800J bez znacznego naruszenia napięcia zaciskającego, a co czyni ją bardziej skuteczną niż inne rozwiązania?

_{Chronię cyfrowe i analogowe obwody niskonapięciowe, które również mają własne filtrowanie mocy.}

Nie mogę rozmawiać z SAE J1113, ale dla SAE J1455 (ciężarówka 12 V, gdzie ładunki powinny być większe) zrzut obciążenia jest zdefiniowany jako szczyt 100 V z czasem opadania około ~ 0,6 s i impedancją ~ 0,6 Ω, co jest bólem do przeżycia.

Są dwie szerokie metody przetrwania

• Odłącz się i pozwól mu przejść:

Co jest zwykle preferowane i tańsze. Zrzuty obciążenia należą do klasy błędów, w których nie oczekuje się działania wielu urządzeń (w przeciwieństwie do sprzężonych stanów nieustalonych indukcyjnych), więc jeśli nie jesteś krytycznym urządzeniem (ABS, ECU), możesz wyłączyć i zresetować, gdy zobaczysz zrzut obciążenia.

Mówiąc najogólniej, aby to zrobić, możesz mieć na wejściu diodę Zenera, gdzie gdy się zepsuje i zacznie przewodzić, przełącza tranzystor przejściowy, aby całkowicie się odłączyć. Oczywiście twój tranzystor przejściowy będzie miał pewną wartość napięcia, więc wybór TVS jest nadal potrzebny (patrz poniżej), ale nie będzie musiał zbliżać się tak blisko napięcia, energii i mocy.

• zaciśnij całość.

Jest to również całkiem możliwe w przypadku TVS, jak wspomniałeś, a wtedy naprawdę zależy od tego, jak mocno chcesz to zlikwidować. Jeśli nie przeszkadza ci napięcie 75 V, myślę, że widziałem 500 W SMC. Jeśli chcesz, żeby to się prawie nigdy nie wydarzyło, możesz zrobić tak, jak widziałem i równolegle używać (2) telewizory 5KP22CA o mocy 5 kW . Oni sami mogą samodzielnie zacisnąć cały zrzut ładunku; Testowałem parę, która przetrwała (5) zrzutów 100 V z rzędu, w odstępie około 10 sekund między nimi.

Matematyka, która się za tym kryje, jest dla mnie nieco mglista, ponieważ liczby przedstawione w arkuszach danych nie wydają się być przeznaczone do stanów nieustalonych wolniejszych niż 60 Hz. Wartość 5 KW jest dla impulsu 1 ms, który oczywiście wynosi zaledwie 5 J.

Energia szczytowa, którą rozproszy, będzie (100 V - 24 V)/0.4 ohms * 24 V = 4560 W, ale rozpadnie się z grubsza wykładniczo do zera z tc około 300 ms. Jeśli nazwiemy to trójkątem (bardzo konserwatywnym), to jest 0.5 * 4560 W * 0.3 s = 684 J. Jeżeli dokonamy ekstrapolacji krzywej znamionowej z rysunku 1 w arkuszu danych 5KP, sugeruje to, że impuls 100 ms może mieć maksymalną moc znamionową 1000 W lub całkowitą energię 100 J, a nawet więcej energii, jeśli wymazamy ją dalej, więc „ ponownie w parku piłkarskim z 2 równolegle, a testy wydają się to znosić.

Arkusz danych TVS serii Littelfuse 5KP, rysunek 1

Jeśli chciałbyś czegoś lepszego, wymyśliłem równanie dla krzywej i dałbym asymptotę przy maksymalnym rozproszeniu w stanie ustalonym (8 W ... chociaż to może nie mieć znaczenia), następnie dokonaj integracji z tym powyżej pulsu, aby zobaczyć, ile zużywasz oceny: P

Oto jak możesz zabezpieczyć się przed zrzutem ładunku samochodowego

https://www.analog.com/en/products/lt4356-1.html