TVS für 48-V-System

Ich habe ein 48-V-batteriebetriebenes System, das mit einem normalen Blei-Säure-Ladegerät aufgeladen wird , das bis zu 14,5 V und vielleicht 15 V pro Batterie erreichen kann ( insgesamt 58 V bis 60 V ). Die Schaltung enthält Komponenten, die für 75 V und 100 V ausgelegt sind. Wie alle anderen bin ich verwirrt von den verschiedenen Bewertungen und wie sie mit meinen Bedürfnissen zusammenhängen:

1. umgekehrte Abstandsspannung

2. spannung abbauen

3. maximale Klemmspannung

Ich würde gerne wissen, welches TVS für 48-V-Schaltungen geeignet ist (in Bezug auf die Nennspannung):

Von der kleinen Sicherung 1.5KE-Serie habe ich dieses Bild geschnitten:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mein erster Eindruck ist, den 1.5KE68A zu verwenden, da die Sperrspannung ungefähr gleich der maximalen Vcc ist, aber die maximale Klemmspannung weit über der Nennspannung von 75 V des Reglers liegt. Sogar der 1.5ke56 hat eine Klemmspannung von 77 V.

Frage: Welchen Fernseher soll ich wählen? oder ist dies eine Einschränkung von TVS und ich sollte eine andere Art der Klemmung in Betracht ziehen?

Hinweis für diejenigen, die dies als Duplikat betrachten könnten: Ich überprüfe 3 Beiträge auf dieser Website, habe aber nicht die richtige Antwort gefunden.

Auswahl der TVS-Diode

Auswahl von TVS-Dioden

Verständnis der TVS-Spezifikation

Welchem ​​Wellenformprofil sind Sie ausgesetzt?
@JonRB Ich kenne die Form nicht und es fiel mir schwer, sie zu messen, aber sie wird durch einen wirklich großen Gleichstrommotor verursacht. besonders bei schnellen Stopps oder wenn die Batterie abgeklemmt ist.
Ich weiß es nicht genau, aber mein Bauch sagt, dass ein "wirklich großer Gleichstrommotor" diese TVS mit Stromstößen in die Luft jagen würde.
@ElektronS. Der Grund, warum ich nach der Wellenform gefragt habe, ist, dass Sie die Energie bestimmen und somit den TVS dimensionieren können. Ein 2us-Doppel-Exp-Profil auf 750 V (5r-Impedanz) würde einen Teil von ~ 3 kW benötigen. Ich denke, diese Fernseher werden für das knallen, was Sie wollen. Betrachten Sie stattdessen etwas L und C UND finden Sie heraus, warum die Motorenergie an einen lästigen Ort geht
@ElectronS Hat Ihr Motor eine Freilaufdiode? Wenn nicht, verhält sich Ihr wirklich großer Gleichstrommotor wie ein wirklich großer Induktor, und der Versuch, einen aktiven Induktor auszuschalten, führt plötzlich zu einer massiven und anhaltenden Spannungsspitze, wenn diese Energie versucht, irgendwohin zu fließen. Wenn Ihr Motor unidirektional ist, kann eine ausreichend kräftige Flyback-Diode alles sein, was Sie benötigen, um die Spannungsspitze abzuschwächen. en.wikipedia.org/wiki/Flyback_diode
@ElectronS Es wäre ziemlich hilfreich, ein Blockdiagramm zu sehen, um herauszufinden, was Sie zu tun versuchen. Du hast 48V Akku direkt am "Ladegerät" angeschlossen? "Ladet" das Ladegerät tatsächlich etwas auf oder Ihr Ladegerät schaltet einen Gleichstrommotor ein? Offensichtlich nicht sehr massiv mit 15 W Leistung. Oder haben Sie einen Gleichstrommotor an die Eingangsbatterie angeschlossen? In diesem Fall sollte die Stromspitze von der Batterie selbst geklemmt werden.
@JonRB, danke, nur eine kleine Frage, verhalten sich 2 1,5-kW-Fernseher genauso wie 1 3-kW-Fernseher? (Im Allgemeinen ist der Preis von 10 1,5 kW (10 x 0,5 $) billiger als 1 15 kW (10 $).

Antworten (3)

Da OP Informationen zur tatsächlichen Schaltung hinzugefügt hat, finden Sie hier eine Lösung.

Der LM5118 ist ein externer Schaltercontroller, sodass Sie nicht dieselbe Eingangsspannung verwenden müssen, die Sie zum Schalten verwenden. Ich würde einen 22R-Vorwiderstand an den Schaltereingang anschließen und ihn mit einer 68-V-5-W-Zenerdiode klemmen. Dies würde die Schaltung bei 88 V Eingangsspannung bequem schützen. Zumindest in der Theorie. In der Praxis würde die Zenerdiode überhitzen und absterben, es sei denn, Sie hätten eine metallbeschichtete Leiterplatte oder vielleicht einen auflötbaren Kühlkörper, um die gesamte Wärme abzuleiten. Da das System batteriebetrieben ist, sollte es zu Beginn keine Chance geben, 60 V im stationären Betrieb tatsächlich zu überschreiten.

OMG ! Wie habe ich nicht daran gedacht, der Eingang für den Controller sollte keinen Strom verbrauchen, damit er einen 22R in Reihe und eine TVS-Diode mit Zener oder niedrigerer Spannung aufnehmen kann. GROSSE IDEE DANKE U
Klingt nach einer guten Idee +1

Dieses Bild sollte helfen: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Abstandsspannung bezieht sich auf die maximale normale Betriebsspannung, die Ihr System möglicherweise sieht, und gemäß den Angaben in der Frage beträgt diese bis zu 60 V. In Ihrer speziellen Situation würde ich mir jedoch die Spezifikation der Durchbruchspannung ansehen.

In der Littel Fuse-Tabelle steht, dass Vbr bei 1 mA gemessen wird und dies ein wirklich unbedeutender Strom für eine große Batterie ist, also könnten Sie vielleicht anfangen, den 1,5KE56 in Betracht zu ziehen. Die maximale Klemmspannung könnte jedoch 77 V betragen, so dass dies Komponenten gefährdet, die nur für 75 Volt ausgelegt sind.

Das nächste Gerät nach unten hat eine Klemmspannung von 70,1 Volt und dies wäre für die Verwendung als Schutzgerät geeignet, aber wie viel Strom wird es aufnehmen, wenn 60 V daran angelegt werden?

Sie können anhand der gegebenen Informationen keine Entscheidung treffen. Vielleicht ist ein Leckstrom von 10 mA (Ibr) akzeptabel, und vielleicht könnte der 1,5KE51 durch manuelle Auswahlverfahren beim Test ausgewählt werden.

Ich würde in Erwägung ziehen, Komponenten mit einer Nennspannung von nur 75 Volt bis zu einer Nennspannung von 100 Volt zu bekommen.

Ich habe einen Test auf einem TVS 1.5ke56 gemacht. Ich kann die Vbr-Bewertung von 53 bis 58 V bestätigen, die Stromaufnahme betrug max. 1-5 mA. Bei 60 Volt erreichte es 100 mA und 300 mA bei 61,5 V wurde die Diode heiß. die an einer Stromversorgung kontinuierlich (2-3 Sekunden) getestet wurde. Da ich keine Transienten erzeugen kann, kann V-Clamp nicht gemessen werden. Dieses TVS könnte funktionieren, wenn ich für zwei Dinge am Rand sein möchte: 1- Das Batterieladegerät gibt nicht mehr als 14,5 V pro Zelle oder 58 V insgesamt aus. 2- Die absolute Höchstleistung des Reglers beträgt 76 V, kann aber 77 V aufnehmen.
Dies ist eine schwierige Entscheidung. Übrigens konnte ich keinen 100-V-Ersatz für den Regler finden. Es handelt sich um einen Buck-Boost-Typ mit breitem Eingang von 3-75 V.
Welches Gerät konkret und ist das die einzige Schwachstelle?
LM5118, ja das ist das einzige schwache Gerät.
Welchen Strom nimmt er aus der Versorgung bzw. welchen Laststrom liefert er und bei welcher Spannung?
maximaler Ausgangsstrom 1 A bei 15 V Ausgang, Eingangsspannung ist die Betriebsspannung der Schaltung von 10-60 V, was bedeutet, dass Schaltungen mit 12, 24, 36 oder 48 V Blei-Säure-Batterien funktionieren. Das macht das System besonders (der breite Eingang), also kann ich diese Tatsache nicht kompromittieren. Ich dachte zuerst darüber nach, in einen 2-Stufen-Buck auf 5 V zu gehen. dann Boost auf 15 V, aber ich dachte, der Buck-Boost würde Komponenten und Kosten sparen und die Effizienz verbessern, jetzt überlege ich :(
Ja ich verstehe was du meinst.

Wenn ich das OP richtig interpretiere, machen Sie sich Sorgen um die Ausgangsstufe Ihres Batterieladegeräts. Das sollte überhaupt kein Hochleistungs-TVS erfordern, der Reglerchip ist dafür verantwortlich, die Spannung innerhalb der Randbedingungen zu halten. Hauptanliegen wäre die Funkenbildung beim Anschließen der Stecker, die keine hohe Energiequelle darstellen. Aber auf TVS-Chips:

Hier ist eine Appnote von Microsemi, die es ziemlich einfach erklärt: http://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/14650-how-to-select-a-transient-voltage-suppressor

Einfach ausgedrückt, das gewünschte Teil existiert nicht. Die Abstandsspannung sollte gleich oder höher als die maximale normale Betriebsspannung sein, in Ihrem Fall 60 V. Der 64V-Teil ist also der richtige Weg. Andererseits beträgt die maximale Durchbruchspannung an diesem Teil 79 V, was den 75-V-Regler möglicherweise am Leben hält oder nicht. Sie würden wahrscheinlich mit diesem 58-V-Teil davonkommen, aber die minimale Durchbruchspannung von 64,6 V liegt schrecklich nahe an der tatsächlichen Betriebsspannung.

Schließlich gilt die Klemmspannung für plötzliche Transienten, denken Sie an Blitze und andere Spitzen im Stromnetz. Die Spezifikation besagt, dass das Teil bei einem Übergangsstrom von 14,8 A die Spannung garantiert unter 103 Volt hält.

"Andere Spannlösung" ist wahrscheinlich ziemlich schwer zu finden. Sie benötigen einen Komparator, um das Klemmteil (wahrscheinlich ein Mosfet) mit ausreichender Präzision auszulösen. Aber wie werden Sie diesen Teil mit Strom versorgen? Ja, Sie könnten eine 9-V-Zenerdiode oder ähnliches verwenden, aber dann verbrauchen Sie 51 V an der/den Reihendiode(n).

TVS steht für durch Blitzschlag induzierte Mikrosekunden-Impulsüberspannung. Für längeren und konstanten (nicht in den USA transienten) Schutz können Sie recherchieren, ob die „Brecheisen“-Methode geeignet ist.
@EEd Ja, eine Brechstange verwendet normalerweise einen Thyristor (oder vielleicht einen Triac), aber diese sind aus offensichtlichen Gründen nicht sehr gut für Gleichstromanwendungen. Die Verwendung eines Komparators + Mosfet ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Stroms. Sicher, es gibt GTOs, aber sie sind kein gemeinsames Teil. Auch die Zener, die die Ströme hier bei 65 V bewältigen könnten, sind teure Kits.
Brechstange ist ein Konzept. Die genaue Umsetzung variiert. Die Verwendung ist eher für hochwertige Stromversorgungen geeignet, die teure Lasten antreiben, oder wenn eine Überlastung lebensgefährlich ist (z. B. viele kW und mehr). b) über einen unabhängigen Stromkreis verfügen, der den Ausgang mit Masse „kurzschließt“ und eine Sicherung in der Versorgung durchbrennt. Die Sicherung ist nicht elektronisch und hochzuverlässig. Aus Gründen der Zuverlässigkeit ist der unabhängige Stromkreis so konzipiert, dass er einfach ist, kleine Komponenten zählen, sodass die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls gering ist. unter formaler Berechnungsmethode ist niedrig.
Brechstange wird in vielen Netzteilen nicht verwendet. Es wird unter den oben genannten Bedingungen benötigt oder wenn ein „formales“ Design-Zuverlässigkeitsziel benötigt wird. Sagt, FAA-Zertifizierung von 1 Ausfall pro "Millionen" Meilen. Ein weiteres Konzept ist der Cutoff-Chip (Über- und Unterspannung), der anstelle des Brecheisens in einem kostengünstigen Li-Ionen-Batterieschutz verwendet wird, der sich in der Handybatterie befindet. Ich hoffe es hilft.
Brechstange ist ein letztes Verteidigungskonzept. Normalerweise wird die einfache Schaltung während der gesamten Lebensdauer der Stromversorgung nicht aktiviert. Einmal aktiviert, muss das „Element“ über eine ausreichende Energiebewertung verfügen, um den Strom (einschließlich Filterkapazität) bis zur Stromversorgung aufzunehmen (hohe Zuverlässigkeit). Schlag in xxx ms.
@EEd Persönlich verwende ich MOVs gerne für Offline-Designs. Sie setzen sie zurück und alles im Rahmen des Zumutbaren. Außerdem können sie diese große Stromspitze aushalten. Kombiniert man das mit einer extern wechselbaren Sicherung (zB einem Sicherungssockel) hat man schon einen ziemlich robusten Schutz. Der Haken dabei ist natürlich, dass Ihre Sicherung während der Transientenprüfung NICHT durchbrennen darf, sodass Sie den Strom begrenzen und TD-Sicherungen verwenden müssen. Apropos Strombegrenzung, diese Einschaltstromwiderstände wie CCR2 sind ziemlich komisch. 10kW 10ms Impuls? Kein Problem.
Kann bei der Umsetzung nicht viel helfen. OP bezieht sich auf eine beträchtliche 48-V-Blei-Säure-Batterie vom Telekommunikationstyp. Wenn die Brechstange aktiviert wird, beträgt der Strom viele, viele tausend Ampere. Etwas zu entwerfen, um Energie auf diesem Niveau sicher zu handhaben, ist aus Sicherheitsgründen und jenseits meiner Fähigkeiten kein leichtes Unterfangen (ich habe diese bei der Arbeit mitgebracht und verwendet, weiß, wofür es ist. Ich habe nicht in einer Fabrik gearbeitet, die große Netzteile herstellt). Streng genommen nicht Teil der Stromversorgung, zusätzlich zur Sicherung im eingehenden Wechselstrom hätte ich die Sicherung zur Batterie erwähnen sollen, da von dort auch Energie einfließt. Verzeihung.