¿Cómo puedo simular y manejar un volcado de carga automotriz?

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En pocas palabras, estoy diseñando un pequeño dispositivo para monitorear uno o dos sensores en mi automóvil. No soy un EE, pero soy un fanático de saber que las cosas funcionarán bien y que no habré desperdiciado mi tiempo y dinero solo para que mi dispositivo sea freído por fuentes de energía menos que ideales. :)

Me las arreglé para armar un circuito de suministro de energía que incorpora un tope de sobretensión ( LT4356 ) y un regulador lineal ( LT1963AEQ ), con un buen TVS ( SMAJ40A ) sentado en el frente, para darme una regulación de + 5V y, con suerte, soportar el mítico volcados de carga a los que se hace referencia en los artículos SAE y las hojas de datos de TVS en todo Internet. :)

Lo que estoy atrapado ahora es ... ¿cómo verifico que lo que tengo es bueno? ¿Qué podría hacer mejor?

He tenido algunas ideas para probarlo: realmente metes el circuito y conectamos suministros de CC de alto voltaje a las entradas ... toca los cables brevemente y qué no. Sin embargo, realmente me gustaría saber si esto puede sobrevivir a un volcado de carga honesto.

En cuanto al diseño ... ¿mi diodo TVS es lo suficientemente robusto? ¿Hay algún otro enfoque que debería adoptar, como meter una o dos gorras grandes para frenar los picos y darle menos trabajo al televisor? He preguntado en los canales de IRC y examinado la web ... y he visto de todo, desde filtros de línea de CC hasta inductores, enormes casquillos, diodos, tranzorbs y un millón de cosas más. Estoy un poco confundido sobre lo que se considera un buen enfoque de referencia para proteger un circuito de los rigores del sistema de alimentación de CC de un automóvil.

Toby Lawrence
fuente
Antes de dar una descarga tanto a usted como al dispositivo: ¿su circuito y / o los componentes que contiene tienen algún mecanismo de protección? Diodos de sujeción, condensadores / inductores de suavizado, fusibles ...
clabacchio
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Hay un diodo TVS entre la entrada y la tierra (SMAJ40CA, SMT, Littelfuse) y después de eso, según la hoja de datos, simplemente hay una resistencia de detección de corriente y el MOSFET para cambiar la carga. Desde el MOSFET, va directamente al regulador lineal que tiene un conjunto de tapas de 0.1uF / 1uF / 10uF en la entrada y salida. Todavía necesito agregar un fusible a la entrada, aunque el LT4356 está configurado para cortar la entrada cuando detecta una situación de sobrecorriente.
Toby Lawrence
400W TVS puede no ser suficiente para algunos vertederos de carga electronics.stackexchange.com/a/17125/763
Martin Thompson

Respuestas:

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La forma "correcta" de probar su circuito es con un "generador de volcado de carga", por ejemplo, el generador de volcado de carga LD200N .

Sin embargo, los volcados de carga son bastante raros: debe preocuparse mucho más por los otros pulsos ISO (por ejemplo, los picos rápidos de + -200V que el TVS no tendrá la oportunidad de recortar mucho), no sé qué tan rápido lo hará el LT4356 cambiar.

Esos pulsos rápidos tienden a suceder en muchos viajes, ya que pueden ser causados ​​por cosas como encender y apagar los limpiaparabrisas o, por ejemplo, el cambio del compresor de aire acondicionado.

EDITAR: He mirado la hoja de datos de TVS:

Su TVS reclama un "tiempo de respuesta" de 1ps. ¡Me resulta muy difícil de creer dado que el paquete tiene 13ps de largo a la velocidad de la luz! Me interesaría saber cómo lo miden.

De todos modos, la cantidad de inductancia en serie que habrá en el circuito solo con el cableado y las desviaciones disminuirá significativamente.

Además, consulte la figura 1: un impulso de descarga de carga puede durar unos pocos cientos de ms, dos órdenes de magnitud a la derecha de ese gráfico, que parece reducir a la mitad la potencia de cada 100x en el eje x, por lo que es más como un 200W dispositivo. Sin embargo, ¡puede ser un buen dispositivo para los pulsos rápidos!

( Este es el tipo de monstruo instalado en algunas ECU automotrices:)

Vishay tiene lo que parece una lectura razonable sobre el tema de los transitorios automotrices


Cuando era adolescente construí un contador de barras y que sobrevivió bien durante muchos años sin protección de descarga de carga, o incluso mucho más. Ahora soy un ingeniero adecuado que diseña productos automotrices, me estremezco cuando lo pienso :)

Martin Thompson
fuente
Muy bien, parece que esto se está volviendo al aspecto del diseño: ¿cómo debo protegerme contra estos picos de + -200V? La hoja de datos de TVS dice que tiene un tiempo de respuesta de 1ps de 0V a Vbr y el LT4356 dice que tiene un retraso máximo de apagado de 1us cuando detecta una situación de sobrevoltaje. Planeo poner una tapa electrolítica de tamaño decente justo en la entrada para absorber mejor algunos picos ... pero aparte de eso, ¿hay algo más que deba considerar?
Toby Lawrence
Por lo general, tenemos unos 100 pF de cerámica en los terminales de alimentación. Suponiendo que el suministro esté fusionado a una corriente razonable (supongo que no necesitará más de 1A?)
Martin Thompson
Entonces, parece que tal vez necesito un enfoque escalonado aquí. Un gran bocinazo de un TVS en la puerta de entrada, para limitar los picos de monstruos, luego una resistencia limitadora de corriente seguida de un TVS más pequeño para posiblemente sujetar las cosas más. ¿Sigue siendo preocupante el tiempo de respuesta de TVS? ¿La cerámica en la entrada realmente podría amortiguar esos picos lo suficiente?
Toby Lawrence
La cerámica también ayuda a mantener fuera de la RF desagradable. Cinturón, tirantes, cuerda, cinta adhesiva, etc. :) Debería pensar que TVS grandes + TVS pequeños + algunas gorras estarían bien
Martin Thompson
Entonces, ¿renunciar a una resistencia limitadora de corriente entre los TV? Lo siento si mis preguntas parecen que piden una respuesta completa ... pero solo quiero asegurarme de que entiendo su respuesta correctamente. :)
Toby Lawrence