Автоэлектроника. Защита по борт сети, Выжить при высоком напряжении бесконечное время и другое. Опции

[IXFN50N80Q2]

Речь идет об автоэлектронике, с штатным питаниями 12...24В

Решил немного размять мозги и подумать, как можно защититься от высокого
напряжения бортовой сети(60В и выше) бесконечно долгое время без выделения тепла (задача выжить),
и обеспечить класс А при работе на коротких кондуктивных помехах.
Связана задача с требованием потребителей к выживаемости электронного оборудования.
Представлю вашему суду схему(к номиналам и элементам не придерайтесь, т.к. речь идет о принципе работы).
Может кому пригодится, если развить мысль.
А может я сильно ошибаюсь.



BAT1, диод D1, генератор формируют плохую бортовую сеть с напряжением от 0В до какого то высокого.
Т.е. к напряжению источника BAT1 подмешивается синусоида с высоким напряжением.

Пусть напряжение входной бортовой сети равно 12В.
Стабилитрон D4 5.1В. Транзистор Q3 через D4,R5 полностью открыт. Падение напряжения коллектор-эммитер минимально.
Следовательно, количество рассеиваемого тепла на транзисторе минимально(что очень даже хороше).

Предположим мы вместо 12В подали 60В. Стабилитрон D2 к примеру 16В и он естественно открылся.
Через резистор R1 заряжает емкость C1. Стабилитрон D3, допусти, 3В. По этому пока емкость не зарядится
до 3В, защиты нет и высокое напряжение спокойно проходит через коллектор Q3. Что бы оно там ничего не сгорело,
можно в коллектор Q3 воткнуть в худщем случае стабилитрон, в лучшем, какой небудь стабилизатор напряжения и
кратковременно на нем сеять тепло.

Длится проход высокого напряжения через Q3 не долго. Емкость C1 зарядилась до 3В и открыла стабилитрон D3.
Далее Q1 и Q2 открылись. Причем Q2 может быть низковольтным. Высокое напряжение попало на анод D4. и закрыло
стабилитрон и следовательно и транзистор.

Как только высокое напряжение исчезнет(станет нормальным в 12В)
заряд на C1 еще поддерживает запирание Q3 через вышеуказанную цепь.
Однако емкость C1 разряжается, Q1,Q2 закрываются и D4 может открыться и соответственно за ним Q3.

Конденсатор C1 по сути служит для создания временной задержки срабатывания выключения для
того, что бы короткий выброс по борт сети не вызывал отключение потребителя,
а короткий импульс, который пройдет сквозь Q3 сможет спокойно рассеяться на каком небудь стабилизаторе или стабилитроне,
не приченив при этом никому вреда, и при этом не выделется много тепла.
Потребитель не выключится и будет продолжать выполнять свои функции(класс А).
И мы можем остаться вживых при воздействии высокого напряжения бесконечное время.

Еще раз повторюсь, над номиналами и элементами не заморачивался.

Жду вашей критики.




А, ну и осцилограмма собственно.

[Pavel V.]

У меня вот какой вопрос возник. Есть устройство с напряжением питания 9-18 В, без каких-либо защит по входу (кроме конденсаторов), необходимо обеспечить его работу в транспорте с напряжением бортовой сети 12 и 24 В. Очень не хочется ничего самому городить, вот бы найти готовый модуль преобразователя, который бы обеспечивал необходимое напряжение на выходе и заодно защищал от бросков в бортовой сети. Существуют ли подобные решения? Это могут быть разные модули для напряжений 12 и 24 В.

[IXFN50N80Q2]

У меня вот какой вопрос возник. Есть устройство с напряжением питания 9-18 В, без каких-либо защит по входу (кроме конденсаторов), необходимо обеспечить его работу в транспорте с напряжением бортовой сети 12 и 24 В. Очень не хочется ничего самому городить, вот бы найти готовый модуль преобразователя, который бы обеспечивал необходимое напряжение на выходе и заодно защищал от бросков в бортовой сети. Существуют ли подобные решения? Это могут быть разные модули для напряжений 12 и 24 В.

Я лично сейчас планирую защититься так. Но все зависит от потребления.
SM8S36A, за ним диод от переполюсовки, RS3G например. А после диода делаю с помощью LM2576 (HVT серия)
нужное мне напряжение. HVT терпит до 70В, при кондуктивной помехе(положительной) пока медленный супрессор
будет "думать", напряжение может нарасти и до 50В условно говоря, по этому, запас по напряжению должен быть
у цепей питания(у меня DC-DC преобразователя) за которой все стоит. Если после диода(который
идет на ваши цепи от переполюсовки) поставить конденсаторы, ну где то 470uF 50V, можно считать что шансы критического нарастания напряжения до момента открытия супрессора малы, емкости тоже накачать надо, да и кондуктивные помехи зачастую не обладают
большими энергиями.
Супрессоры сейчас для Белорусских автопроизводителей ставят всякие BOSCHи, и не парятся.
Недостаток- при переполюсовке супрессор должен выжечь предохранитель(т.к. стабилитрон).
Если предохранителя нет, сгорит супрессор. Хотя, на наличие предохранителя рассчитывать можно
т.к. сомневаюсь что в дорогой служебной машине кто то поставит жучок(на Белазе например) и будет
рисковать пожаром в проводке(что выйдет дорого).

Добрый день!

Вопрос в следующем: куда лучше ставить супрессор? Перед активной схемой защиты от перенапряжений и переполюсовок, или после? Например, если в качестве активной схемы будет использоваться упоминаемая здесь LT4356.
Ведь если длительное перенапряжение большее чем порог срабатывания супрессора, то он может сгореть в случае когда стоит перед LT4356. А если после неё, тогда супрессор защищен от длительных перенапряжений, так сработает активная схема. Но почему-то в схемах даташита на LT4356 везде супрессор стоит перед микросхемой. Почему так?

Спасибо.

LT4356- ну это как я понял активный стабилизатор напряжения.

The LT4356 can limit the voltage and current to the load
circuitry during supply transients or overcurrent events.

Допустим у нас бортсеть 12В ток потребления устройства 100мА.
На выходе системы защиты допустим в идеале тех же 12В, мощность на защите не рассеивается.
Все хорошо, птички поют и травка зеленеет, но вот помеха 100 и длится допустим она t=1сек, к примеру.
Стабилизатор эта штука такая, которая резко изменит свое сопротивление так, что бы при 100мА на выходе было тех же 12В.
Значит из оставшихся 100-12В на стабилизаторе должно упасть 88В. А при токе в 100мА это 8.8Вт.
Если супрессор поставить после стабилизатора, стабилизатору будет плохо т.к. он должен будет ограничить напряжение,
но уже при больших амперах. А это значит- греть незачем стабилизатор.
Да и задача супрессора- рассеять помеху в тепло, по этому его ставят первым.
Вместо LT4356 может проще собрать на транзисторах, дешевле будет, Linear фирма дорогая.


Сообщение отредактировал IXFN50N80Q2 - Apr 24 2013, 20:42

[Politeh]

Я лично сейчас планирую защититься так. Но все зависит от потребления.
SM8S36A, за ним диод от переполюсовки, RS3G например. А после диода делаю с помощью LM2576 (HVT серия)
нужное мне напряжение. HVT терпит до 70В, при кондуктивной помехе(положительной) пока медленный супрессор
будет "думать", напряжение может нарасти и до 50В условно говоря, по этому, запас по напряжению должен быть
у цепей питания(у меня DC-DC преобразователя) за которой все стоит. Если после диода(который
идет на ваши цепи от переполюсовки) поставить конденсаторы, ну где то 470uF 50V, можно считать что шансы критического нарастания напряжения до момента открытия супрессора малы, емкости тоже накачать надо, да и кондуктивные помехи зачастую не обладают
большими энергиями.
Супрессоры сейчас для Белорусских автопроизводителей ставят всякие BOSCHи, и не парятся.
Недостаток- при переполюсовке супрессор должен выжечь предохранитель(т.к. стабилитрон).
Если предохранителя нет, сгорит супрессор. Хотя, на наличие предохранителя рассчитывать можно
т.к. сомневаюсь что в дорогой служебной машине кто то поставит жучок(на Белазе например) и будет
рисковать пожаром в проводке(что выйдет дорого).



LT4356- ну это как я понял активный стабилизатор напряжения.

The LT4356 can limit the voltage and current to the load
circuitry during supply transients or overcurrent events.

Допустим у нас бортсеть 12В ток потребления устройства 100мА.
На выходе системы защиты допустим в идеале тех же 12В, мощность на защите не рассеивается.
Все хорошо, птички поют и травка зеленеет, но вот помеха 100 и длится допустим она t=1сек, к примеру.
Стабилизатор эта штука такая, которая резко изменит свое сопротивление так, что бы при 100мА на выходе было тех же 12В.
Значит из оставшихся 100-12В на стабилизаторе должно упасть 88В. А при токе в 100мА это 8.8Вт.
Если супрессор поставить после стабилизатора, стабилизатору будет плохо т.к. он должен будет ограничить напряжение,
но уже при больших амперах. А это значит- греть незачем стабилизатор.
Да и задача супрессора- рассеять помеху в тепло, по этому его ставят первым.
Вместо LT4356 может проще собрать на транзисторах, дешевле будет, Linear фирма дорогая.

Т.е. размещая супрессор после стабилизатора, мы таким образом увеличиваем нагрузку на стабилизатор. Теперь ясно.
Ещё вопрос. Я хочу защититься от всплесков до 80В. LT4356 выдерживает такие. при этом сам он будет закрываться в районе 27В. А как подобрать правильно супрессор?. При этом ещё будет защита от переполюсовки(схема с транзистором есть в даташите на LT4356). Т.е. здесь необходим двунаправленный супрессор на входе, но при каком напряжении он должен открываться? Источник питания, который будет стоять за супрессором, на вход максимум берет под 40В. Т.е. супрессор должен среагировать так, чтобы больше 40В дальше защиты не прошло. Поэтому напряжения срабатывания супрессора должно быть менее 40В. Но если взять слишком низкое, то тогда есть вероятность, что он быстро выйдет из строя, если будут частые перепады наряжения. Правильно ли я рассуждаю?

Спасибо.

[dinam]

А не проще поставить позистор с несимметричным TVS диодом, скажем вольт на 25? Я даже что-то подобное в одном корпусе видел. И от перенапряжения и от переплюсовки защищает.