Wie schütze ich mich vor einem Automotive Load Dump?
tyblu
Ein Lastabwurf tritt auf, wenn die Last, an die ein Generator Strom liefert, abrupt getrennt wird. In der Automobilelektronik ist dies das Abklemmen einer Batterie, während diese von der Lichtmaschine geladen wird. Es ist anscheinend in diesem SAE-Dokument für 65 US-Dollar gut beschrieben ; Wikipedia behauptet , dass es "so hoch wie 120 V sein kann und bis zu 400 ms zum Abklingen brauchen kann" . Dieses Dokument behauptet, dass ein 12-V-System-Dump bis zu 87 V und 400 ms lang sein kann:
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
Das letzte verlinkte Dokument enthält auch eine Tabelle, in der die TVS-Energieaufnahme (Transient Voltage Suppressor) wie folgt aufgeführt ist:
Tabelle 2 – Aufgenommene Energie [J] (V Klemme = 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
Jetzt möchte ich viel niedriger als 45 V (z. B. 20 V) klemmen und diese Werte neu berechnen. Der Autor schreibt:
- Berechnet nach dem in Anhang E.1.1.(e) angegebenen Verfahren, wobei R i = R L (für maximale Leistungsübertragung).
Damit ergibt sich die Formel:
W e = (U s ) 2 × t d / R i / 4,6
... und aktualisiert die Tabelle wie folgt:
Aufgenommene Energie [J] (V Klemme = 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
Dies ergibt einen Maximalwert von 781J. Habe ich das richtig gemacht? Mein TVS-System muss bis zu ~800 J absorbieren und fast 30 A passieren? Es scheint verdammt viel zu sein, obwohl es zusätzlich zu seiner 130A+ Lichtmaschine für bis zu 6 parallele LKW-Batterien (jeweils ~100AH) ausgelegt sein wird. (Könnte der Quellenwiderstand sogar niedriger als 0,5 Ω sein?) Welche Kombination von TVS-Elementen kann 800 J effektiv passieren, ohne ihre Klemmspannung stark zu verletzen, und was macht sie effektiver als andere Lösungen?
Ich schütze digitale und analoge Niederspannungsschaltkreise, die auch über eine eigene Stromfilterung verfügen.
Antworten (2)
Nick T
Ich kann nicht mit SAE J1113 sprechen, aber für SAE J1455 (12-V-Schwerlastwagen, bei dem die Lasten größer sein sollten) ist der Lastabfall als 100-V-Spitze mit etwa ~0,6 s Abfallzeit und ~0,6 Ω Impedanz definiert. das ist ein Schmerz zu durchleben.
Die zwei breiten Methoden, um zu überleben, sind entweder
- Trennen Sie sich und lassen Sie es passieren:
Was normalerweise vorzuziehen und billiger ist. Lastabwürfe gehören zu einer Klasse von Fehlern, bei denen viele Geräte voraussichtlich nicht funktionieren (im Gegensatz zu gekoppelten induktiven Transienten). Wenn Sie also kein kritisches Gerät (ABS, ECU) sind, dürfen Sie es herunterfahren und zurücksetzen, wenn Sie es sehen ein Lastabwurf.
Ganz allgemein gesagt, könnten Sie dazu eine Zenerdiode an Ihrem Eingang haben, bei der, sobald sie zusammenbricht und zu leiten beginnt, ein Durchgangstransistor schaltet, um sich vollständig zu trennen. Offensichtlich hat Ihr Durchgangstransistor eine gewisse Nennspannung, daher ist die Auswahl eines TVS immer noch erforderlich (siehe unten), aber er muss nicht annähernd so viel Spannung, Energie und Leistung klemmen.
- das Ganze festklemmen.
Das ist auch mit TVS gut möglich, wie du schon erwähnt hast, und dann hängt es wirklich davon ab, wie fest du es klemmen willst. Wenn es Ihnen gut geht, wenn 75 V durchkommen, habe ich, glaube ich, 500-W-SMCs verwendet gesehen. Wenn Sie möchten, dass fast nichts passiert ist, können Sie das tun, was ich gesehen habe, und (2) 5-kW -5KP22CA-Fernseher parallel verwenden. Sie allein können die gesamte Ladekippe selbst klemmen; Ich habe ein Paar getestet, das (5) 100-V-Dumps hintereinander im Abstand von jeweils etwa 10 Sekunden überlebt hat.
Die Mathematik dahinter ist mir etwas verschwommen, da die auf den Datenblättern angegebenen Zahlen nicht so aussehen, als wären sie für Transienten gedacht, die langsamer als 60 Hz sind. Die Nennleistung von 5 KW gilt für einen Impuls von 1 ms, was offensichtlich nur 5 J entspricht.
Die Spitzenenergie, die es abführt, wird sein (100 V - 24 V)/0.4 ohms * 24 V = 4560 W, aber diese wird ungefähr exponentiell auf nichts mit einer tc von etwa 300 ms abfallen. Wenn wir das einfach ein Dreieck nennen (sehr konservativ), dann ist es 0.5 * 4560 W * 0.3 s = 684 J. Wenn wir die Bewertungskurve in Abbildung 1 auf dem 5KP-Datenblatt extrapolieren, deutet dies darauf hin, dass ein 100-ms-Impuls eine maximale Nennleistung von 1000 W oder eine Gesamtenergie von 100 J haben kann, und sogar noch mehr Energie, wenn wir sie weiter verschmieren, also ' re im Baseballstadion mit 2 von ihnen parallel und Tests scheinen es zu langweilen.
Datenblatt zum TVS der 5KP-Serie von Littelfuse, Abbildung 1
Wenn Sie etwas Besseres wollten, würde ich mir eine Gleichung für die Kurve ausdenken und ihr eine Asymptote bei der maximalen Steady-State-Verlustleistung (8 W ... obwohl das möglicherweise keinen Unterschied macht) geben und dann eine Integration damit durchführen über den Puls, um zu sehen, wie viel der Bewertung Sie verbrauchen :P
Cubrilo
BullBoySchuhe
So können Sie sich vor einem Automotive Load Dump schützen
Datenblatt LT4356 "Überspannungsstopper".
Sie sagen
Der Überspannungsableiter LT®4356 schützt Lasten vor Hochspannungstransienten. Er regelt den Ausgang während eines Überspannungsereignisses, wie z. B. einem Lastabwurf in Automobilen, indem er das Gate eines externen N-Kanal-MOSFET steuert. Der Ausgang wird auf einen sicheren Wert begrenzt, wodurch die Lasten weiter funktionieren können. Der LT4356 überwacht auch den Spannungsabfall zwischen den VCC- und SNS-Pins zum Schutz vor Überstromfehlern. Ein interner Verstärker begrenzt die Strommessspannung auf 50 mV. In beiden Fehlerzuständen wird ein Zeitgeber umgekehrt proportional zur MOSFET-Belastung gestartet. Wenn der Timer abläuft, zieht der FLT-Pin auf Low, um vor einem bevorstehenden Stromausfall zu warnen. Wenn der Zustand bestehen bleibt, wird der MOSFET abgeschaltet. Nach einer Abkühlphase zieht der GATE-Pin nach oben und schaltet den MOSFET wieder ein.
tyblu
BullBoySchuhe
MV.
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tyblu