Protección contra riesgos de suministro de energía automotriz

Estoy buscando una forma de proteger un pequeño circuito que se utilizará dentro de un automóvil o camión (sistema de alimentación de 12 V o 24 V). El circuito consume alrededor de 12-15W. Utilizo un módulo convertidor CC/CC aislado que puede regular 9-36 V hasta 3,3 V.

Estoy buscando circuitos recomendados o un controlador IC que pueda encargarse de los peligros habituales:

  1. Picos de descarga de carga
  2. tensión inversa
  3. Protección OV/UV
  4. Ruido general en las líneas eléctricas.
  5. ... Cualquier cosa que podría haber pasado por alto.

Actualmente tengo el ojo puesto en el LTC4365 de Linear Technologies. Pensé en usarlo junto con un TVS bidireccional, ajustando el voltaje a 32 V y protegiendo todo con un fusible de fusión rápida.

¿Sería esta una solución adecuada o me perdí algo aquí?

Agregué un enlace a la hoja de datos del LTC4365. Estamos tratando de que los usuarios sean conscientes de la importancia de esto, especialmente para las piezas menos comunes, para que otros no tengan que ir a buscarlo y que todo el mundo esté seguro de estar hablando de lo mismo. Solo trato de cultivar buenos hábitos.

Respuestas (4)

Vaciado de la carga

... es un asesino: su televisor tiene que convertir una gran cantidad de energía en calor sin explotar.

ISO7637 para un sistema de 12 V tiene un pico de hasta ~90 V con un tiempo de subida de 5-10 ms que dura hasta 400 ms desde una fuente de resistencia tan baja como 0,5 ohmios. ¡Son varios cientos de julios de energía en menos de medio segundo!

No todo eso tiene que ir al supresor, solo el exceso por encima del voltaje de sujeción (pero aún ~ 60 V en su caso)

En el lado positivo, los volcados de carga son bastante raros, por lo que si es único y no le importa el pequeño riesgo, puede ignorarlo.

Picos transitorios rápidos

Estos pueden alcanzar los 200 V cuando los limpiaparabrisas se apagan, por ejemplo, proporcionan una ruta capacitiva (con clasificación de alto voltaje) para conectarlos a tierra cerca de la entrada.

Sobretensión a largo plazo

La electrónica automotriz a menudo se especifica para sobrevivir a 24 V durante varios minutos (para cuando un automóvil arranca desde un camión de 24 V) y 48 V durante hasta un minuto (IIRC), ya que a veces se usan 2 baterías de camión para proporcionar una carga de refuerzo rápida para obtener un coche en movimiento in extremis! Su supresor de picos puede explotar en esas condiciones.

Abandonos

Las caídas de la batería también pueden ser significativas, hay una prueba en la industria que involucra una serie de pulsos de voltaje de la batería que cae a 0 V; debe tener suficiente capacitancia interna para mantener sus rieles de suministro cuando eso suceda.

Especificación de requisitos del mundo real

Si desea un ejemplo de lo sangriento que puede llegar a ser esto, la compatibilidad electromagnética (EMC) de Ford, que incluye pruebas transitorias, está disponible en la web:

Especificaciones de EMC de componentes EMC-CS-2009

¡Busque "transitorio" y "abandono" para ver qué se supone que deben cumplir los diseños de producción en serie!

Gracias por la respuesta y el enlace. El pdf es muy informativo. Una cosa de la que no estoy seguro son los transitorios rápidos que ha mencionado. He escaneado el documento, lo que he encontrado es una mención de Test pulses AG. C1/C2 se parece al que has mencionado, ¿es correcto?
@ Masta79: Prácticamente todos los transitorios de AF son lo que quería decir con "transitorios rápidos", aunque algunos son más rápidos que otros. Sin embargo, son más cortos que el volcado de carga... ¡Perdón por la confusión!

Parece que has respondido a tu propia pregunta. El LTC4365 es probablemente una buena solución. La hoja de datos dice que no se necesita TVS , pero aún así usaría uno.
Tenga el LTC4365 seguido de un condensador de compensación para manejar las caídas en el voltaje de la batería. Si la batería también se usa para un motor de arranque , probablemente sea inevitable que el voltaje caiga, especialmente cuando consume 15 W (eso es 4.5 A a 3.3 V).
Si el condensador tiene un valor bastante grande, es posible que desee utilizar un fusible más lento , de lo contrario, puede fundirse al encenderlo. (El fusible no ofrece protección adicional sobre el LTC4365 aparte de limitar el daño en caso de falla de un componente).

¿Alguna razón en particular por la que desea utilizar un convertidor CC-CC aislado ? Por lo general, no son necesarios para el funcionamiento con batería.

Si ya tiene un convertidor DC-DC de aislamiento que puede manejar hasta 36 V, no parece que necesite mucho más. No entiendo qué cree que hará el LTC4365 por usted. Su convertidor ya puede manejar 36 V por sí solo, que en realidad es un poco más de los 34 V para los que está clasificado el LTC4365.

Mi idea era proteger solo el LTC4365 con el tranzorb. Limitando la corriente máxima con una resistencia. Todo lo que hay detrás estaría protegido por el LTC4365 y el Mosfet. Esos tendrían que estar clasificados para 100V + en consecuencia. Como el LTC también proporciona limitación de corriente de entrada y protección de batería inversa, me pareció un buen negocio.
@Masta: Pero si puede proteger el LTC4365 de esa manera, que solo está clasificado para 34 V, ¿por qué no puede proteger el convertidor CC-CC de 36 V de la misma manera? Entonces puede perder el LTC4365 por completo. No veo lo que está agregando en su configuración.
Como ya dijo Martin, si protejo todo el circuito a través de un transorb, tiene que quemar toda la energía de un volcado de carga, que puede ser bastante. Con mi solución, puedo limitar la corriente para que el LTC pueda seguir funcionando. Luego, el LTC puede detectar una situación de OV y apagar el mosfet para que el transitorio no pueda llegar al resto de mis circuitos. Con esto, la posibilidad de quemar un fusible también DEBERÍA reducirse en gran medida. A menos que esté muy confundido. :)

Para un dispositivo de protección de fuerza bruta: ST : RBO040

MUCHOS miles de dispositivos en la policía y otras aplicaciones de vehículos de emergencia con esta parte en el conector a la línea de +12V. No es lujoso, pero salvará su circuito de la mayoría de los eventos transitorios.