Wie kann ich einen Automotive Load Dump simulieren und handhaben?

Um es kurz zu machen, ich entwerfe ein kleines Gerät, um ein oder zwei Sensoren in meinem Auto zu überwachen. Ich bin kein EE, aber ich bin ein Verfechter, weil ich weiß, dass die Dinge richtig funktionieren und dass ich meine Zeit und mein Geld nicht verschwendet habe, nur um mein Gerät von weniger als idealen Stromquellen braten zu lassen. :)

Ich habe es geschafft, eine Stromversorgungsschaltung zusammenzuschustern, die sowohl einen Überspannungsschutz ( LT4356 ) als auch einen Linearregler ( LT1963AEQ ) enthält, mit einem netten Fernseher ( SMAJ40A ), der davor sitzt, um mir geregelte +5 V zu geben und hoffentlich dem Mythos standzuhalten Load Dumps, auf die in SAE-Artikeln und TVS-Datenblättern im gesamten Internet verwiesen wird. :)

Woran ich jetzt festhänge, ist... wie kann ich überprüfen, ob das, was ich habe, gut ist? Was könnte ich besser machen?

Ich hatte ein paar Ideen zum Testen: wirklich mit der Schaltung herumspielen und Hochspannungs-Gleichstromversorgungen an die Eingänge anschließen ... Drähte kurz berühren und was nicht. Ich würde wirklich gerne wissen, ob dieses Ding einen ehrlichen Load Dump überleben kann.

Was das Design betrifft ... ist meine TVS-Diode robust genug? Gibt es einen anderen Ansatz, den ich verfolgen sollte, wie z. B. ein oder zwei Big Caps zu schieben, um die Spitzen zu verlangsamen und dem TVS weniger Arbeit zu geben? Ich habe in IRC-Kanälen nachgefragt und das Internet durchforstet ... und ich habe alles gesehen, von DC-Netzfiltern über Induktivitäten bis hin zu riesigen Kappen, Dioden, Tranzorbs und einer Million anderer Dinge. Ich bin nur etwas verwirrt darüber, was als guter Basisansatz zum Schutz eines Stromkreises vor den Strapazen des Gleichstromversorgungssystems eines Automobils angesehen wird.

Bevor Sie und das Gerät einen Stromschlag erhalten: Verfügen Ihre Schaltung und/oder die darin enthaltenen Komponenten über einen Schutzmechanismus? Klemmdioden, Glättungskondensatoren/-induktivitäten, Sicherungen...
Zwischen Eingang und Masse befindet sich eine TVS-Diode (SMAJ40CA, SMT, Littelfuse) und danach gibt es laut Datenblatt einfach den Strommesswiderstand und den MOSFET zum Schalten der Last. Vom MOSFET geht es direkt zum Linearregler, der einen 0,1uF/1uF/10uF-Kappensatz am Ein- und Ausgang hat. Ich muss dem Eingang noch eine Sicherung hinzufügen, obwohl der LT4356 so eingerichtet ist, dass er den Eingang abschaltet, wenn er eine Überstromsituation erkennt.
400 W TVS reichen möglicherweise nicht für einige Lastabzüge aus. electronic.stackexchange.com/a/17125/763

Antworten (1)

Der "richtige" Weg, Ihre Schaltung zu testen, ist mit einem "Load-Dump-Generator" - zum Beispiel dem LD200N-Load-Dump-Generator .

Load-Dumps sind jedoch ziemlich selten - Sie müssen sich viel mehr um die anderen ISO-Impulse kümmern (z. B. die schnellen +-200-V-Spitzen, die der TVS nicht stark beschneiden kann) - ich weiß nicht, wie schnell der LT4356 wird Schalter.

Diese schnellen Impulse treten bei vielen Fahrten auf, da sie beispielsweise durch das Ein- und Ausschalten der Scheibenwischer oder das Schalten des Klimaanlagenkompressors verursacht werden können.

EDIT: Ich habe mir das TVS-Datenblatt angesehen:

Ihr TVS behauptet eine "Reaktionszeit" von 1ps. Ich finde das sehr schwer zu glauben, wenn man bedenkt, dass das Paket bei Lichtgeschwindigkeit 13 ps lang ist! Mich würde interessieren, wie sie das messen.

Wie auch immer, die Menge an Serieninduktivität, die es im Stromkreis gibt, wird nur von der Verkabelung und Streunern so erheblich verlangsamt.

Sehen Sie sich auch Abbildung 1 an - ein Load-Dump-Impuls kann einige hundert ms dauern, zwei Größenordnungen rechts von diesem Diagramm, das die Leistung für jedes 100-fache auf der x-Achse zu halbieren scheint, also eher 200 W entspricht Gerät. Es kann aber durchaus ein gutes Gerät für die schnellen Pulse sein!

( Dies ist die Art von Monster, das in einige Automobil-ECUs eingebaut ist: )

Vishay hat eine scheinbar vernünftige Lektüre zum Thema Transienten im Automobilbereich

Als Jugendlicher habe ich einen Bargraph-Drehzahlmesser gebaut und der hat viele Jahre ohne Load-Dump- oder auch sonst viel Schutz gut überlebt. Jetzt bin ich ein richtiger Ingenieur, der Automobilprodukte entwirft, ich schaudere, wenn ich daran denke :)

Okay, es scheint also, als würde dies wieder auf den Designaspekt zurückkommen: Wie schütze ich mich vor diesen +-200-V-Spitzen? Das TVS-Datenblatt gibt an, dass es eine Reaktionszeit von 1 ps von 0 V bis Vbr hat, und der LT4356 gibt an, dass er eine maximale Abschaltverzögerung von 1 us hat, wenn er eine Überspannungssituation erkennt. Ich habe vor, direkt am Eingang eine anständig große Elektrolytkappe einzubauen, um einige Spitzen besser zu absorbieren.... aber gibt es darüber hinaus noch etwas, was ich beachten muss ?
Wir haben normalerweise einige 100 pF Keramik über den Stromanschlüssen. Angenommen, die Versorgung ist mit einem angemessenen Strom abgesichert (ich vermute, Sie benötigen nicht mehr als 1A?)
Es klingt also so, als ob ich hier vielleicht einen schrittweisen Ansatz brauche. Ein großes Hupen eines Fernsehers an der Haustür, um die Monsterspitzen zu begrenzen, dann ein Strombegrenzungswiderstand, gefolgt von einem kleineren Fernseher, um die Dinge möglicherweise weiter einzudämmen. Ist die Reaktionszeit des TVS hier noch ein Problem? Wäre Keramik am Eingang wirklich in der Lage, diese Spitzen ausreichend zu dämpfen?
Die Keramik trägt auch dazu bei, einen Teil der unangenehmen HF fernzuhalten. Gürtel, Hosenträger, String, Gaffertape usw. :) Ich denke, dass große TVS + kleine TVS + einige Kappen in Ordnung wären
Also auf einen Strombegrenzungswiderstand zwischen den TVS verzichten? Tut mir leid, wenn meine Fragen so klingen, als würden sie nach einer vollständigen Antwort verlangen ... aber ich möchte nur sicherstellen, dass ich Ihre Antwort richtig verstehe. :)
@Toby: Zeichne es aus und poste einen Schaltplan, es ist viel einfacher, ein Bild zu kommentieren als meine Interpretation deiner Worte :) Es könnte aufschlussreich sein, die Schaltung in einem Simulator aufzubauen und zu sehen, welche Ströme wo fließen. Schreiben Sie mir eine E-Mail, wenn Sie lieber ein ausführlicheres Hin und Her haben möchten, als es in diesen Kommentaren möglich ist, dann fasse ich es in der obigen Antwort zusammen!
@MartinThompson Der erste Link funktioniert nicht. Angesichts der Tatsache, dass die Antwort 2012 geschrieben wurde, welche Art von Gerät würden Sie heute an ihrer Stelle empfehlen?
@Dojo - Link aktualisiert, danke - zusammen mit einer weiteren Beschreibung, um in Zukunft zu helfen! In Bezug auf Geräte besteht die derzeitige Praxis (in den letzten Jahren) darin, Regler zu verwenden, die der Load-Dump-Überspannung standhalten können, sodass sie nicht geklemmt (und all diese Energie abgeführt) werden muss.
Wie kann ich einen Automotive Load Dump simulieren und handhaben?
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