Robustheit eines hausgemachten Hochstrom-SSPC

Nachdem ich festgestellt habe, dass wir unsere Lastbank nicht im PWM-Modus verwenden werden (siehe hier ), versuche ich jetzt, eine Schaltung zu entwerfen, die von einem µC (Arduino oder sonst) und einem Multiplexer ( this ) gesteuert wird.

Ich versuche auch, den Eingang vor Sperrspannung und Überspannung zu schützen / ihn für einen digitalen Eingang von 1,8 bis 24 V zu sorgen.

Okay, hier ist mein Design Thinking

  1. 1N4148 für Verpolungsschutz
  2. 1,8 V Zenerdiode für Überspannungsschutz (kann 24 V als digitales Signal aufnehmen)
  3. Widerstand für Stromschutz (500R ==> 10mA@5V)
  4. Bei diesem bin ich mir wirklich nicht sicher: ein 0,1µF, damit sich die gesamte Vorrichtung nicht zwischen zwei "Zyklen" des Multiplexers ausschaltet. Ich weiß, dass das in einer schnell wechselnden Anwendung definitiv ein No-Go wäre, aber das ist dort nicht der Fall ... Ich vermute auch, dass der MUX-Chip einen Ausgangszustand zwischen zwei Aktualisierungszyklen nicht ändert, aber ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einWie auch immer, ich hoffe, ich bin nicht ganz daneben und warte auf Ihr Feedback.

Was ich bisher mitnehme:

  • Meine // Diode ist nutzlos
  • Ich könnte einen P-Kanal-Transistor anstelle einer Diode zum Verpolungsschutz verwenden (vermeidet die Diode Vf). Sag so etwas

Aber es bringt mir auch eine Frage in den Sinn: Wäre ein solcher Eingangsschutz mit einem Hochgeschwindigkeitseingang kompatibel? Würde die Anstiegszeit dieses p-Kanal-Transistors nicht auch zur gesamten Kette beitragen?

  • Ich kann keinen Widerstand verwenden, um den Strom zu begrenzen, da meine Eingangsspannung einen weiten Bereich hat

Wo ich mich noch verirrt habe:

  • Was sollte ich verwenden, um den Strom zu begrenzen? :-)
  • Wird eine auf diese Weise verwendete Zenerdiode (durch ihre Durchbruchspannung) wirklich bei 10-40 mA funktionieren? Wenn ich mich auf das Datenblatt der Zenerdiode beziehe , liegt die Vz weit über den nominalen 1,7 V, wenn sie über den nominalen 50 µA liegt. Es liegt weit über 3 V bei nur 10 mA
  • Würde vielleicht nur die Verwendung eines LDO wie diesem all das lösen?

Danke für die Hilfe!

Hallo allerseits,

OK, also bin ich immer noch nicht zuversichtlich in meinen Zener-Überspannungsschutz ...

Nach einigem Lesen stellte ich fest, dass ich sicherstellen muss, dass der Zener immer etwas Strom leitet, oder er ist möglicherweise überhaupt nicht sehr effektiv ... Also werde ich einen weiteren Widerstand in // mit dem Zener hinzufügen diesen Mindeststrom sicherstellen. Nicht nur ganz sicher, dass das der richtige Weg ist.

Zuletzt habe ich überprüft, dass Zener in Vorwärtsrichtung einwandfrei funktionieren. Sie könnten den 1N4148 leicht schneiden.
Hallo Dave. Du hast recht, das habe ich komplett verpasst... Danke für den Kommentar!
Nur von Interesse: Zener haben tendenziell eine deutlich höhere Durchlassspannung als Standard-Siliziumdioden. Aus dem Speicher ist ein Abfall von 1 V in Vorwärtsrichtung nicht unerwartet. Bei einigen Geräten kann die höhere Spannung eine Rolle spielen (aber hier mit ziemlicher Sicherheit nicht).
Sehr kleines Detail: Wenn Sie den Schaltplan horizontal kompakter machen (kürzere Spuren und kürzerer Abstand zwischen den Komponenten, z. B. U1/Q1), wird das Bild wahrscheinlich größer und klarer aussehen. (Oder Sie können den eingebetteten Editor verwenden)

Antworten (1)

Ihre Spezifikationen: (meine Zusammenfassung)

Eingang

  1. Eingang von 3,3 V oder 5 V uC Ausgang.
  2. Eingangsverpolungsschutz.
  3. 1,8~24V Digitaleingang (wenn möglich)

Ausgang

  1. Externe 12-V-Versorgung zum Serien-Low-Side-Schalter, galvanisch getrennt vom Eingang.
  2. Ausgangsschalter RdsOn ~0,0012 Ohm

IR-Opto-LED-Eigenschaften

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Alle LEDs können durch vereinfacht werden v F = v T H + ICH F ∗ E S R Aus dem (typ) Diagramm, v T H = 1.36 v   @ T C = 25 ' C     E S R = 2.86 Ω   (= 0,1 V/0,035 A)
Allerdings gibt es diesbezüglich eine große Toleranz, wie in der LED-Durchlassspannung im Datenblatt des VOM1271 angegeben v F = 1.2 v M ich N ,   1.4 v T j P ,   1.6 v M A X @ ICH F = 10 M A    

Bemerkungen zum vorgeschlagenen Design in Frage

  • Es ist die große ESR-Toleranz, die Vf gegenüber If sowie die Temperaturverschiebung in der Schwellenspannung Vth beeinflusst, die die Verwendung einer festen Reihe R für einen großen Eingangsspannungsbereich nicht geeignet macht, wenn ein begrenzter Strombereich erwünscht ist.
  • Eine Eingabe von 3,3 V bis 5 V ist möglich, aber man muss den ESR der Logikspannung analysieren und diesen mit Vol/Iol in den Spannungsabfall einbeziehen.
  • Verwenden Sie für den Verpolungsschutz anstelle von Shunt-Dioden eine Serien-Shottky-Diode oder verhindern Sie die Verpolung durch Design ernsthaft.

    Empfehlung:

Sehen Sie sich Beispielspezifikationen für Automotive Smart Low Side Switches an, es gibt viele davon mit besserer Leistung.
Überarbeiten Sie dann Ihre Designspezifikationen wie erforderlich und beginnen Sie von vorne. z.B.

https://www.digikey.com/product-detail/en/infineon-technologies/BTS500101TADATMA1/BTS500101TADATMA1TR-ND/6565755

https://www.digikey.com/en/product-highlight/i/infineon/high-and-low-side-switches

Hallo Tony. Danke für die Antwort. Ein paar Präzisierungen: Ich versuche, den Eingang mit der größtmöglichen Spannung von 1,8 V bis 24 V kompatibel zu machen. Aber wie ich es mit dem ESR-Toleranzproblem sehe, wird das schwierig ... Außerdem waren die 10 mA ziemlich aus heiterem Himmel, ich sehe, dass es bis zu 40 mA dauern kann, und in diesem Fall werde ich das erhöhen Strom, solange ich nicht riskiere, ihn zu braten, sollte er auch das Einschalten beschleunigen ... In Bezug auf den Ausgang steuere ich eine 36-V- / 35-A-Last, die für diese Kfz-Low-Side-Schalter zu hoch ist. Schade, denn sie sind ziemlich toll!
Können Sie in Bezug auf den Verpolungsschutz erklären, inwiefern eine Serien-Schottky einer // Shunt-Diode überlegen ist? Ich denke, in der Shunt-Diode riskieren Sie, die Versorgung zu braten, oder? Aber in Reihe müssen Sie die Diode Vf schlucken ... : / Ich habe mir diese Vorgehensweise auch mit einem kleinen P-Kanal-Transistor angesehen . Was halten Sie davon?
Richtig. besser mit geringen RdsOn-Verlusten
Robustheit eines hausgemachten Hochstrom-SSPC
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