Wie sieht dieser Kfz-Stromversorgungskreis in Bezug auf den Schutz aus?

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Vorwort

Dies ist eine von mir entworfene Stromversorgungsschaltung, die Teil eines größeren Geräts sein wird. Die grundlegende Absicht ist, dass es eine Standard-Kfz-Stromversorgung von +12 V benötigt und eine 5-V-Leistung und eine 3,3-V-Leistung erzeugt, während das gesamte Gerät vor den Unannehmlichkeiten geschützt wird, die in Ihrem normalen elektrischen Fahrzeugsystem auftreten können . Dies beinhaltet, ist aber nicht beschränkt auf:

  • umgekehrte Polarität
  • Überstrom
  • Load Dumps
  • schnelle Transienten (- / + 200V)

Um konstruktives Feedback zu erhalten, werde ich versuchen, darzulegen, warum ich die Schaltung so entworfen habe, wie sie veröffentlicht wurde. Ich habe ein bisschen gegoogelt und Hilfe von einem professionellen EE bekommen, also ist dies der Höhepunkt all dieser Forschung und Hilfe.

Design

Ich habe mit dem LT1963 von Linear angefangen . Dies ist der grundlegende lineare Spannungsregler, um den ich den gesamten Stromversorgungskreis herum entworfen habe. Es ist ziemlich einfach, liefert den Strom, den ich möchte, ohne dass ein Transistor parallel geschaltet oder huckepack genommen werden muss usw. usw. Ich habe ihn auf dem Prüfstand getestet, funktioniert gut und geht weiter.

Als nächstes wusste ich, dass die absolute Nennspannung von 20 V etwas niedrig sein könnte, wenn man bedenkt, dass einige Batterie-Jump-Packs, die Auto-Notfall-LKWs haben, 24 V betragen können. Hinzu kommt die Tatsache, dass Sie Lastabfälle und schnelle 200-V-Transienten haben, die in Ihrem elektrischen System lauern könnten ... und es war ein kurzer Sprung zu der Entscheidung, dass ich einen Überspannungsschutz benötige.

Ich habe einen zweigleisigen Ansatz gewählt: Ich habe mich für den Überspannungsschutz IC LT4356 von Linear und die TVS-Diode SMDJ40CA von Littelfuse entschieden. Kurz gesagt, der LT4356 bietet mir einen konfigurierbaren Überspannungsschutz, Unterspannungsschutz und Überstromschutz durch Steuern eines MOSFET zur Begrenzung des Spannungs- / Stromflusses. Es wurde von einem Benutzer in dieser Frage überprüft und, soweit ich es verstehe, in einem Einsatzfahrzeug verwendet. Gut genug für mich! Was das Fernsehgerät angeht, habe ich mich nach langem Lesen der oben genannten Frage und anderer Quellen für eine Klemmspannung von ~ 48 V und eine Nennleistung von 5000 W entschieden. Basierend auf dem oben genannten Beitrag scheint dies ein ziemlich guter Ausgangspunkt zu sein.

Durch die Verwendung des LT4356 erhielt ich einen kostenlosen Überstromschutz, aber ich entschied mich für eine PTC-Sicherung, da möglicherweise etwas vor der Last zu viel zieht. Wer weiß. Günstige Versicherung für mich. Ich habe auch eine Standard-Schottky-Diode hinzugefügt, die für meinen aktuellen Stromverbrauch ausgelegt ist, um den Verpolungsschutz zu gewährleisten. Ich hätte mich für Back-to-Back-MOSFETs entscheiden können, aber ich bin der Meinung, dass dies zu komplex ist, wenn man bedenkt, dass sich der zu vermeidende Leistungsverlust nur in mehr Wärme in den Spannungsreglern äußert.

Zu diesem Zeitpunkt hatte ich Unterspannung, Überspannung und Überstromschutz erreicht. Das TVS sollte in der Lage sein, mit Load Dumps ziemlich gut umzugehen. Auf Empfehlung des EE, mit dem ich mich unterhalten habe, habe ich auch eine 100pF-Keramikkappe über die Stromeingänge bei JP1 gesetzt, um bei den wirklich schnellen Spitzen zu helfen.

Schaltung (Klicken für große Version)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Meine Frage an Sie Fine Fellows

In einer sehr einfachen "Ja, es ist nicht schlecht / eh, es braucht etwas Arbeit" -Methode ... wie sieht das für euch aus? Ich entwerfe kein Produkt für ein anderes Unternehmen mit Spezifikationen und Standards, denen es gerecht werden muss. Ich entwerfe dieses Gerät nur für mich selbst und möchte nur, dass es gut funktioniert und nicht gebraten wird, wenn das elektrische System meines Autos übersprungen wird oder wenn es einen Ladedump oder eine Spitze usw. gibt. Jede konstruktive Kritik, wie dies besser erreicht werden kann, ist Willkommen, aber bitte verwandeln Sie dies nicht in eine akademische Debatte über Fragen oder ähnliches, wenn Sie helfen können. :) :)

Toby Lawrence
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Müssen wir nicht die zweite Seite des Schaltplans sehen? Es heißt "Blatt 1/2". // Einige Labels wie VIN und BPOS werden nur einmal angezeigt. Wohin gehen sie? // Wie viel kostet VCLEAN für Sie?
Telaclavo
Der Schaltplan ist nicht so sauber wie er sein muss. :( Es gibt ein weiteres leeres Blatt im Schaltplan, aber das Blatt, das ich gepostet habe, ist der gesamte Abschnitt des Netzteils. Wie in meinem Kommentar unten erwähnt, habe ich die Netzetiketten beim ersten Durchgang verpfuscht, daher muss ich das neue posten. aktualisierte Version, wenn ich wieder auf meinem Heim-PC bin. :) VCLEAN ist einfach die geschützte Batteriezufuhr zu den Reglern.
Toby Lawrence
Der ursprüngliche Beitrag wurde mit einer neuen Teilenummer, einigen Nummernkorrekturen und einem neuen Schaltplan mit den Richtungsbeschriftungen usw. usw. aktualisiert.
Toby Lawrence
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Könnten Sie bitte das Schaltungsbild wieder herstellen, vielleicht bei imgur oder so.
Bluehavana

Antworten:

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Erster Pass:

  1. Ihr Schaltplan ist verwirrend. Welche Beziehung besteht zwischen JP1-1, VIN, BPOS und der Batteriespannung?

  2. Sie sollten die Sicherung am positiven Eingang "vor" Ihrer Schutzschaltung haben (auf der Batterieseite). Man weiß nie, wie Dinge im wirklichen Leben scheitern können.

    Angesichts der Ausrichtung von D2 sollte die Batteriezufuhr JP1-1 sein, richtig? Wenn ja, und wenn Sie eine Rückwärtsbatterie haben, leitet Ihr unidirektionales Fernsehgerät großen Strom (es wirkt tatsächlich wie eine Diode) und schmilzt Dinge, und Ihr PTC kann nicht helfen.

    Möglicherweise möchten Sie den bidirektionalen TVS 5.0SMDJ30CA in Betracht ziehen (beachten Sie das zusätzliche C), damit er unabhängig von der Polarität klemmt.

    Wenn VIN die Batteriezufuhr ist, funktioniert Ihr Stromkreis nicht, da D2 die ganze Zeit blockiert.

Adam Lawrence
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1.) Nach dem Posten wurde mir klar, dass ich die Etiketten durcheinander gebracht hatte. Ich bin nicht auf einem Computer mit Eagle, um dies zu korrigieren, aber: VIN = BPOS = JP1-1. JP1-1 ist der Eingang von der Autobatterie. Ich habe Richtungsnetzbezeichnungen in der aktualisierten Version, aber keinen Link zu einem aktualisierten Bild. :( 2.) Noted! Mein Gedanke, nachdem ich es mir eine Weile angesehen hatte, aber zuerst die Kappe zu haben (um die Spitzen besser zu dämpfen), dann die Sicherung, dann die Diode mit umgekehrter Polarität und dann das Fernsehgerät. Drehen Sie im Wesentlichen den ganzen kleinen Abschnitt um. Vielleicht wäre jedoch ein bidirektionales Fernsehgerät besser, damit ich es vor D2 stellen kann, um es zu schützen.
Toby Lawrence
@TobyLawrence Sie müssen etwas tun, um den TVS-Strom in einem Zustand mit umgekehrter Batterie zu begrenzen. Wenn Sie es nach der Sperrdiode bewegen, wird dies erreicht. Sie sollten jedoch vor jeder anderen Schaltung eine Strombegrenzungsvorrichtung direkt in Reihe mit der Batteriespannung haben. Es ist ratsam, Ihre Rücksendung an das Gehäuse Ihres Produkts zu binden, damit das Strombegrenzungsgerät den Stromkreis trennt und alles sicher hält, wenn es von der Batterie mit Strom versorgt wird.
Adam Lawrence
Ähm, aber für das gegebene Fernsehgerät liegt die minimale Durchbruchspannung irgendwo bei ~ 33V. Angenommen, ich hätte ein bidirektionales Fernsehgerät, sollte es theoretisch in der Lage sein, gut vor D2 zu leben , nicht wahr? Sicher, Spikes und Load Dumps und alles über ~ 33V wird die Diode leiten, aber in einem 12-V-Fahrzeugsystem sollten dies vorübergehende Ereignisse sein, genau deshalb ist das TVS so groß.
Toby Lawrence
@TobyLawrence Ein unidirektionaler Fernseher wirkt wie ein Zener. Ihre wird bei 33 V zusammenbrechen, wenn die Kathode höher als die Anode gebracht wird, wirkt aber wie eine normale Diode, wenn die Anode höher als die Kathode gebracht wird. Wenn Sie unabhängig von der Polarität klemmen möchten, benötigen Sie ein bidirektionales Fernsehgerät. In der Produktion ist es sicherer, ein bidirektionales Fernsehgerät zu verwenden, da das Verhalten unverändert bleibt, wenn der Hersteller es rückwärts installiert.
Adam Lawrence
Richtig, macht Sinn. :) Ich habe den Schaltplan für ein bidirektionales TVS geändert. Nun, ich habe tatsächlich auf zwei von ihnen umgestellt, um etwas mehr Leistung und eine etwas höhere Klemmspannung zu erzielen. : D
Toby Lawrence