Защита схемы питания, От неверной полярности и избыточного напряжения Опции

[BlackOps]

Проектирую сейчас питание для Xilinx и другой периферии, у меня 3 чипа будет LTC3633 - 2, и LTC3601 -1. Так вот я хочу продумать систему защиты от неправильной полярности питания, а также защиту от избыточного напряжения на входе в эти чипы.

Думаю диод использовать для защиты от неверной полярности, и стабилитрон от перенапряжения, рисунок прилагаю к посту. Так вот когда я симулирую это дело в LTSpice, и к примеру подаю 60В напряжение на чипы, то стабилитрон не ограничивает напряжение до 15в (стабилитрон с 15в лимитом подобран). На прилагаемом рисунке тока входная цепь, чипы не показаны... Но когда я добавляю 100 омный резистор последовательно с батареей то это значительно убивает напряжение, и чипы даже не получают нужного напряжения...

Когда я симулирую эту цепь отдельно без чипов питания итд, то с 100 омным резистором все работает как надо... но совместно с моей конфигурацией чтото нето.. есть какие идеи? или может другие идеи как реализовать эту защиту?

спасибо

Эскизы прикрепленных изображений

 

[bloodden2005]

Ну так остальное напряжение падает на резисторе, которое последовательно со стабилитроном. уберите его, и последовательно с батареей самовосстанавливающийся предохранитель. для симуляции поставьте на 1-2 Ома.

[Пушкарев Михаил]

Такое впечатление, что еще в школу не ходили, а уже проектируют. Резистор, включенный последовательно со стабилитроном закоротите, а последовательно с диодом включите резистор. Если характеристики источника питания не позволяют включить резистор, то используйте предохранитель или самовосстанавливающийся предохранитель. Ну, и мощность стабилитрона в реальном устройстве должна соответствовать характеристикам предохранителя.

[BlackOps]

Такое впечатление, что еще в школу не ходили, а уже проектируют.

В школу я ходил. Да проектирую, и уже не одно работающее устройство собрал. Данного типа цепь не собирал, возникли сложности, на то и форум чтобы обсуждать. Излишние высказывания тут не к месту.

Резистор, включенный последовательно со стабилитроном закоротите, а последовательно с диодом включите резистор.

Это я уже пробовал. Слишком долго поднимается напряжение на выходе из диода. Это конечно связано и с двумя 47мкф конденсаторами включенными параллельно к каждому чипу, но без них не обойтись. График напряжений и схему прикрепил.

Если характеристики источника питания не позволяют включить резистор, то используйте предохранитель или самовосстанавливающийся предохранитель. Ну, и мощность стабилитрона в реальном устройстве должна соответствовать характеристикам предохранителя.

Об этом решении тоже думал, но мне нужно чтобы от избыточного напряжения были защищены чипы. А нагрузка на выходе диода естесственно не известна она не постоянная.

Анализ процесса того как стабилитрон выравнивает напряжение на для отдельной схемы я уже просчитал, там все ясно. Но в комбинации с чипами (конверторами напряжения) все работает по другому, в этом то и состоит сложность. Иначе я бы не создавал топик, Ваш совет на данный момент не помог, в школу прошу Вас меня не посылать, а если не уверены легче всего просто не писать ответ, может кто разбирается лучше даст более дельный совет.

п.с. интерестно было бы увидеть какие нибудь другие схемные решения для реализации данной защиты (перенапряжение и неверная полярность).

спасибо

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_Pasha]

п.с. интерестно было бы увидеть какие нибудь другие схемные решения для реализации данной защиты (перенапряжение и неверная полярность).
спасибо

Мои модули висят на RS485, на входе питания 24 вольта, поэтому диод для защиты от переполюсовки не годится. Ставлю подходящий термопредохранитель + супрессор 33 вольта. Если Ваши платы тоже по земле как-то завязаны, диод вреден.

[repairDV]

Сталкивался с этой заразой: завышенные импульсы и переполюсовка в момент подачи питания. Тоже делал некоторые шаги, аналогично, как вы. Эти меры не возымели эффекта. Потом подверг тщательному анализу всю монтажную, соединительную часть "от конденсатора до конденсатора", в смысле, от выхода стабилизатора питания до плат(от одного стабилизатора питается 6 плат). Причина паразитных всплесков была более банальная: неправильная топология чисто по монтажу.

[BlackOps]

Сталкивался с этой заразой: завышенные импульсы и переполюсовка в момент подачи питания.

Спасибо, но у меня не совсем такая проблема/задача. Завышенное напряжение во время подачи питания (обычно с длинного кабеля, и очень кратковременное) убирается электролитом.

Мне конкретно нужна защита от..скажем максимум 30вольт... на чипы питания больше 15 вольт подавать нельзя!
Ну и еще защиту от неверной полярности, с этим диод Д1 на рисунке справляется нормально. Но вот с защитой от избыточного напряжения проблемы... в присутствии резистора 10-омного очень долго поднимается напряжение на входе к чипам(конверторам напряжения). А без него - входное напряжение не падает до 15 вольт! (Стабилитрон подобран с параметром 15в)...

Да, можно псотавить предохранитель последовательно с батареей, это поможет от избыточного тока... но скажем, как быть тогда если ктото 26...25...до 30вольт случайно на плату подаст?

[ArseGun]

Все уже придумали за нас - LT4356 (Stops High Voltage Surges, Adjustable Output Clamp Voltage, Overcurrent Protection, Wide Operation Range: 4V to 80V, Reverse Input Protection to –60V).

[BlackOps]

Все уже придумали за нас - LT4356 (Stops High Voltage Surges, Adjustable Output Clamp Voltage, Overcurrent Protection, Wide Operation Range: 4V to 80V, Reverse Input Protection to –60V).

я тоже вот к аналогичному выводу пришел, только LTC4365. Качественная защита питания всетаки не так проста и требует много элементов, если есть такой чип то лучше его использовать. спасибо

[AlexeyW]

Спасибо, но у меня не совсем такая проблема/задача. Завышенное напряжение во время подачи питания (обычно с длинного кабеля, и очень кратковременное) убирается электролитом.

Совершенно стандартная вещь - длинный кабель (индуктивность) и емкость образуют контур, при отсутствии потерь - двукратный выброс напряжения. Нужно ставить не 10 Ом, а посчитанное (много меньшее) сопротивление, равное 1 - 1,5 волновых сопротивлений этого контура. Обычно это доли Ома. Посмотрите переходной процесс осциллографом.

[bloodden2005]

Зачинщеку.
Вы б хоть промоделировали то, что Вам посоветовали для приличия. И определитесь: нужно чтоб больше 15В на входе оно работало, или выдерживало? Это "две большие разници", как говорят в Одессе.

[BlackOps]

Зачинщеку.
Вы б хоть промоделировали то, что Вам посоветовали для приличия. И определитесь: нужно чтоб больше 15В на входе оно работало, или выдерживало? Это "две большие разници", как говорят в Одессе.

уже промоделировал, нужна защита от более 15в. уже решил, использую чип ЛТЦ4365. спасибо!

[vlvl@ukr.net]

Мне конкретно нужна защита от..скажем максимум 30вольт... на чипы питания больше 15 вольт подавать нельзя!
Ну и еще защиту от неверной полярности

Защита от превышения напряжения, стабилитроном для ксайленкса уже не обойдетесь, придется лепить какой то ШИМ. Если вас не устраивает входных 30В, зачем тогда применять LTC3633 - 2, и LTC3601 -1, это просто не гуманно , возьмите нечто более высоковольтное (TPS54160 например).

От переполюсовки может помочь полевик, P, или N, в зависимости от от того куда включать, по земле, или по питанию, только защиту нуно ставить на приемной плате, а не отдающей..

[BlackOps]

*использовать мне нужно только чипы от Линеар Технолоджи.

ну вобщем, с питанием для ксайлинкс/чипов памяти/сенсоров итд разобрался. ЛТС4365 защищает от перенапряжения более 15в и обратной полярности, далее два ЛТС3633, один дает 1.2в, 3.3в, другой 1.8в, 2.5в.

Теперь,.. у меня на плате будет еще чип IRS2336 - трехфазовый драйвер для высоковольтных транзисторов, для управления трехфазовым мотором.
Так вот этот чип - IRS2336 сам тоже требует питание: от 10в до 20в. потреблять будет, ну около 200мА и 350мА, может до 600мА дойдет, незнаю, но не более 1А это точно.

Вопрос: Как лучше организовать питание для IRS2336?

* стоит ли ставить еще один импульсный регулятор только лишь для этого чипа...?

* я думал например поставить еще один ЛТС4365 который просто будет ограничивать питание менее 10в и более 20в...т.е. не регулировать его а просто ограничивать..

Так вот, что бы посоветовали?

[BlackOps]

ну вобщем думаю определился уже, ставлю перед ЛТС3633 планируемый ЛТС4365 который защищает от 60в, а чтобы сделать защиту конкретно непробиваемой ставлю газоразрядную трубку нашел с очень маленким корпусом примерно 6мм диаметра!

а на драйвер трехфазовый тоже самое трубка, ЛТС4365, ну и просто фильтр какой нибудь чтобы шумы убрать. так вот.

[Microwatt]

C аналоговой схемотехникой у стартера явные нелады. Не нужно обижаться. Вы просто не понимаете что такое стабилитрон, как он работает.
Схемы так не защищают. Если при питании в 15 вольт возможна подача на вход 60вольт, то тут не трубки газоразрядные городят, и предохранители а ставят стабилизатор, DC-DC преобразователь, но не припарки какие-то без ясного понимания как они работают..

[BlackOps]

C аналоговой схемотехникой у стартера явные нелады. Не нужно обижаться. Вы просто не понимаете что такое стабилитрон, как он работает.
Схемы так не защищают. Если при питании в 15 вольт возможна подача на вход 60вольт, то тут не трубки газоразрядные городят, и предохранители а ставят стабилизатор, DC-DC преобразователь, но не припарки какие-то без ясного понимания как они работают..

Да нет же зачем обижаться... наоборот приятно слышать критику, но хотябы с конкретным решением альтернативным! как работает стабилитрон я знаю, уже в предыдущих постах писал что сделал полный анализ его работы с известной нагрузкой, и просимулировал это дело, все сходилось с моим расчетом! проблема возникает при его применении к моей схеме питания, а именно, сильно сказывалось на входном напряжении.

А насчет DC-DC преобразователя, Вы кажется тему толком не прочли но поспешили сразу с критикой, так они у меня и стоят эти преобразователи! только они максимум 15в допускают! Больше нельзя!

Некоторые товарищи например предлагали использовать другие преобразователи которые больше могут взять, но как я уже сказал, у меня ограничение - использую только преобразователи от Линеар Технолоджи, причем определенные (ЛТС3633).

Еще тут предлагали предохранитель и стабилитрон...в основном работает но просимулировав различные ситуации подачи высокого напряжения видно что не всегда это удовлетворительно работает, однако во многих случаях довольно таки эффективна.

Один человек выше например предложил защитный чип ЛТС4356, тоже от Линеар кстати, но он защищает от коротких пиков напряжения, А ЛТС4365 предохраняыет от постоянной подачи неверного напряжения вплоть до 60в, или обратного 40в. Ну а трубка от более 60в.

Выше описанное думаю имеет смысл, это не припарка без ясного понимания.

Спасибо тем не менее, остальным участникам топика тоже.

[Microwatt]

Да можно симулировать очень долго, но так и не разобраться с работой стабилитрона или неправильно истолковать результаты симуляции..
Вы пытаетесь ограничить напряжение. Почему тогда резистор последовательно со стабилитроном и вся цепочка параллельно входу? Это и показывает, что принцип работы стабилитрона Вам непонятен.
Токоограничительный резистор в параметрическом стабилизаторе включают последовательно с нагрузкой, а стабилитрон - параллельно, без всяких добавок. Так как у Вас нарисовано - ни стабилитрон, ни токоограничитель - непонятно что.
Если Вы уже применяете DC-DC, то почему его не применить сразу на входное 60 вольт? Применять 15-вольтовый, а потом еще защищаться - довольно несуразно выглядит. На микромощных Линеар Текнолоджи жизнь не кончилась. Люди стабилизируют и 600 вольт входа. Техническую задачу нужно ставить правильно, а не подгонять под единственный знакомый ответ.
Трубка газоразрядная.... как корова под седлом тут смотрится.
Вы эти 60 вольт как видели? В воображении "помех" от длинного кабеля или есть какие-то более достоверные количественные данные?

[BlackOps]

Да можно симулировать очень долго, но так и не разобраться с работой стабилитрона или неправильно истолковать результаты симуляции..
Вы пытаетесь ограничить напряжение. Почему тогда резистор последовательно со стабилитроном и вся цепочка параллельно входу? Это и показывает, что принцип работы стабилитрона Вам непонятен.
Токоограничительный резистор в параметрическом стабилизаторе включают последовательно с нагрузкой, а стабилитрон - параллельно, без всяких добавок. Так как у Вас нарисовано - ни стабилитрон, ни токоограничитель - непонятно что.

Спасибо за рассуждение! Ну да, в начале я так и пробовал, т.е. резистор последовательно с нагрузкой(известной) и все работало по расчету, но в случае с реальной с хемой не работало, вот и решил просто попробовать разные комбинации, немного запутался потом, поэтому задал вопрос. Ну а когда включил правильно как и полагается, то это сильно убивало входное напряжение к конверторам - что и являлось основной проблемой.

Если Вы уже применяете DC-DC, то почему его не применить сразу на входное 60 вольт? Применять 15-вольтовый, а потом еще защищаться - довольно несуразно выглядит. На микромощных Линеар Текнолоджи жизнь не кончилась.

Ну не так то все просто, на данный момент доступны определенные чипы от Линеар, это во первых, а во вторых другие чипы имеют разные параметры, размер корпуса, эффективность и другие свойства как: два выхода в одном чипе итд..., невозможно так подогнать чтобы все качества устраивали и плюс еще входных 60/600в принимал.

Люди стабилизируют и 600 вольт входа. Техническую задачу нужно ставить правильно, а не подгонять под единственный знакомый ответ.

Ну так понятно что может и 600в стабилизируют...но все проекты/платы ведь разные...требования разные...наличие деталей! Все было бы куда проще если тока проектировать и ставить техническую задачу! Очень часто как раз таки и приходится подгонять под знакомый ответ. Как я писал в предыдущем посте, решения предложенные некоторыми участниками топика не совсем устраивают по определенным описанным причинам. Вот я и искал чтото другое, реально доступное.

Трубка газоразрядная.... как корова под седлом тут смотрится.

Ну а чтоже нетак с трубкой? Просто интерестно почемуе такое мнение? Она ведь маленькая совсем, стоит не дорого, вот даташит:
http://www.bourns.com/data/global/pdfs/2031-xxT.pdf
4мм х 6мм примерно на плате берет!

Вы эти 60 вольт как видели? В воображении "помех" от длинного кабеля или есть какие-то более достоверные количественные данные?

Ну как я уже упоминал, на плате будет 3-фазовый драйвер высоковольтных транзисторов для управления мотором (примерно 60в или более) который сам питается от 10в до 20в. Также будут разные сенсоры итд.
На плате несколько разъемов будет, я их сделаю разного размера/типа. Просто на случай вдруг кто не так разъем на другом конце кабеля подсоеденит и питание для моторов подаст по ошибке не туда итд.. т.е. на случай ошибки и прочего ч.п.


Опять таки, как Вы упомянули что трубка смотрится как корова под седлом... так вот если на это дело с другой стороны посмотреть... ведь такого экстренного случая может и не быть... и поэтому стоит ли из-за этого ставить абсолютно другой конвертер который берет скажем до 60в (или более), но зато который имеет целый ряд других качеств и эффективность которая меня не устраивает при нормальном режиме работы с запланированным напряжением входным?.....а тут трубка... 4мм на 6мм.. ну и маленький совсем ограничитель...

Ну...думаю учитывая все вышеописанное, это имеет смысл.

[Microwatt]

Вообще-то это не трубка, а газовый разрядник. И принцип его работы Вы не понимаете так же, как и стабилитрон.
Разрядник может ОГРАНИЧИТЬ напряжение на уровне 60 вольт (а реально еще и разброс будет), но не свести его к 15 вольтам. Это то же самое применительно к Вашей схеме, что и стабилитрон на 60вольт. Когда 60 вольт поприсутствовало на входе - какая разница чем его ограничили - 15-вольтовый прибор уже сгорел.
Ну, если это защита от ошибочной стыковки, то защищайтесь от таковой старыми испытанными методами. Примените разные типы разъемов или одного типа, но разведите контакты так, чтобы цепь не замыкалась. Есть и другие приемы. Думаете весь мир ранее спасался только компьютерной методикой - сколько устройств, столько и типов разъемов? Стыковали в ответственных системах и десятки однотипных разъемов безошибочно, используя цепи контроля стыковки для блокировки источников питания.
При чем тут 60 вольт? Проблема выглядит надуманной.

[BlackOps]

Вообще-то это не трубка, а газовый разрядник. И принцип его работы Вы не понимаете так же, как и стабилитрон.
Разрядник может ОГРАНИЧИТЬ напряжение на уровне 60 вольт (а реально еще и разброс будет), но не свести его к 15 вольтам.

Да нет же.....не так поняли. вот:
разрядник(ограничивает до 60в)----> ЛТС4365(защищает от 60в макс. Окно: от 9в до 15в) ----> ЛТС3633(принимает от 9в до 15в)

А разные разъемы конечноже применю. Единственное что можно например другой разрядник подобрать который скажем ограничивает до менее чем 60в.

[Алфизик]

Разрядник в этом случае не совсем верное решение, все-таки при заявленных минимум 60 Вольт может быть из-за разброса более высокое напряжение. Я бы применил TVS, можно подобрать Clamping-напряжение по параметрам диода в области нужных 60 Вольт, а мощность - в зависимости от амплитуды и длительности бросков входного напряжения. К тому же TVS, в отличие от разрядника, не теряет свои свойства в зависимости от количества срезанных им бросков напряжения.
А в качестве преобразователей, если уж ограничиваться Linear, я бы применил LT3508. можно еще взять LT3500, тогда второй, более низкий выход пойдет через линейный стабилизатор. Но это уже на вкус разработчика.

[BlackOps]

спасибо!.. ЛТ3508 и LT3500 не соответствуют требованию максимального тока... я уже все модели перебрал.

а так, да.. доработке только подлежит начальная защита, в общем все ясно.

[Пушкарев Михаил]

С газонаполненными разрядниками тоже не все так просто. Для выбранного разрядника 60 В - это напряжение срабатывания на постоянном токе. Если входное напряжение представляет собой импульсы с крутыми фронтами, то в ход идет динамическое напряжение ограничения, достигающее 500 В и более. После срабатывания разрядника он может проводить ток и работать как газонаполненный стабилитрон, пока не будет снято питание со схемы (зависит от напряжения и мощности источника питания).

[Microwatt]

С газонаполненными разрядниками тоже не все так просто.

Не, тут уже, похоже, все очень просто. Окончательное решение принято еще до того, как начато обсуждение. Ничто его уже не изменит.
Не будем мешать.

[BlackOps]

Не, тут уже, похоже, все очень просто. Окончательное решение принято еще до того, как начато обсуждение. Ничто его уже не изменит.
Не будем мешать.

ну не нужно излишнего сарказма, я ведь сказал что еще подумаю, за советы всем спасибо.