Автомобильный источник питания — соображения по выбору предохранителя

Схема питания устройства, работающего от автомобильного аккумулятора 12 В, показана ниже.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

LM7805 используется для генерирования питания 5 В для схемы - максимальный ток нагрузки составляет 200 мА. Прямой диод и диод TVS используются для защиты от отрицательных/положительных пиков (сброс нагрузки). А резистор 10R, 2Вт используется для ограничения пускового тока из-за конденсатора 470мкФ на входе LM7805. Чтобы предотвратить срабатывание во время сброса нагрузки или событий пускового тока, я использую плавкий предохранитель на 3 А (1,27 А2с).

Вопросы:

  1. Одной из нормальных ситуаций с перегрузкой по току является пусковой ток из-за ограничения 470 мкФ (пусковой ток = 1,2 А, но может быть в 4 раза больше, если при запуске возникает огромный положительный всплеск). Как рассчитать длительность импульса пускового тока?

  2. Другой нормальной ситуацией перегрузки по току является сброс нагрузки, при котором, согласно ISO-7637-2, импульс № 5, длительность импульса может достигать ~ 500 мс (Vp ~ 100 В). Vc для диода TVS, который я использую, составляет 30 В, поэтому схема потенциально может видеть импульс тока (100-30)/10 = 7 А в течение 500 мс из-за сброса нагрузки. Верен ли мой расчет?

3. Принимая во внимание вышеизложенное, я использую плавкий предохранитель на 3 А, но на самом деле это может быть бесполезно, учитывая, что LM7805 должен предотвращать прохождение через цепь более 1,5 А, а если входной узел LM7805 закорочен, то максимум 12 В / 10 Ом. = 1,2 А (номинал) будет проходить через цепь. Этого 1,2 А будет достаточно, чтобы сжечь резистор, и поэтому это вызывает беспокойство. Однако, если я использую более низкий номинальный ток для предохранителя (скажем, 1 или 1,5 А), он может перегореть во время любой из двух описанных выше ситуаций нормальной перегрузки по току. Кроме того, если я возьму коэффициент снижения номинальных характеристик 0,5x из-за термоциклирования и температуры, предохранитель на 1 или 1,5 А может сгореть гораздо легче через пару месяцев. Кроме того, я не

  1. Какие ситуации могут фактически привести к короткому замыканию на GND на любом из узлов, подключенных к 7805 i/p? т.е., предполагая, что устройство механически надежно, должен ли я все еще беспокоиться о потенциальном коротком замыкании на GND?
Откуда взялась схема, т.е. была ли схема с добросовестного автомобильного сайта, который предлагает хорошие идеи для такого рода вещей?
Схема моя собственная, но она основана на исследованиях и примерах. В частности, я считаю, что общая структура схемы может быть общей (для схемы линейного регулятора есть также схемы с переключаемым режимом). Но значения будут отличаться в зависимости от конкретного приложения (я думаю, в основном ток нагрузки).

Ответы (1)

Сначала подумайте, для чего нужен предохранитель. По сути, вы не хотите, чтобы все, что защищено предохранителем — компоненты, проводка, разъемы — загорелось до того, как предохранитель сломается в условиях неисправности (одинарного или двойного, в зависимости от того, насколько безопасен ваш дизайн). быть). Помните, что когда возникает неисправность, система уже повреждена, и предохранитель установлен только для предотвращения опасного сбоя.

Итак, давайте проанализируем пути отказа в вашей схеме:

  1. замыкание проводки или разъемов между предохранителем и блоком.
  2. D1 неисправен в разомкнутой или замкнутой цепи.
  3. Резистор 10 Ом неисправен в разомкнутой или замкнутой цепи.
  4. D2, неисправность конденсатора или регулятора в разомкнутой или замкнутой цепи.

В сценарии (1) предохранитель просто должен перегореть до того, как сработает проводка, поэтому, если провода не особенно тонкие, даже очень высокое значение будет в порядке. В (2) и (3) риск короткого замыкания отсутствует. В сценарии (4) вы начинаете видеть проблему. Если какой-либо из них выйдет из строя, замкнутая цепь, то ток будет течь в петле через D1 и резистор 10 Ом. Это приведет к тому, что через ваш резистор будет пропущено более 10 Вт, что превышает его номинал. Даже в этом случае это может не представлять опасного риска (резистор, скорее всего, просто перегорит и либо закоротит, что затем перегорит предохранитель, либо разомкнет цепь), но вы можете либо уменьшить размер предохранителя до размера, который защищает от этого, либо возьмите негорючий плавкий резистор (который вам, вероятно, все равно понадобится для оценки сброса нагрузки).

Кроме того, обратите внимание, что напряжение аккумулятора может легко упасть до 7 В или меньше в условиях холодного пуска. Ваша схема в ее нынешнем виде не обеспечит достаточного запаса, чтобы предотвратить выпадение регулятора, поэтому вам, возможно, придется пересмотреть свою конструкцию, если это проблема.

Также имейте в виду, что большинство современных автомобилей имеют центральный ограничитель перенапряжений на генераторе, поэтому отдельные модули не должны защищать от этого. Это значительно упрощает достижение напряжения при холодном пуске.

Спасибо. На самом деле это будет происходить в некоторых старых моделях, поэтому я, возможно, не смогу рассчитывать на центральный ограничитель перенапряжения нагрузки.
Да, это будет проблемой для старых автомобилей. Вы думали об использовании автомобильного регулятора класса? Maxim, infineon и т. д. производят устройства со встроенным сбросом нагрузки, защитой от обратной полярности и т. д. Автомобильные расходные материалы для старых автомобилей должны быть довольно прочными, и использование специализированного устройства может стоить дополнительных затрат.
Согласен, и это то, что я, вероятно, буду настаивать на использовании в следующий раз! Просто для этого конкретного продукта стоимость была важным фактором, и мне нужно было разработать что-то надежное в рамках бюджета. Печатная плата уже вышла и испытана в полевых условиях - работает в штатных условиях. Но хочу убедиться, что я ничего не упускаю, особенно в отношении предохранителя, потому что кажется, что это немного сложно сделать правильно.
В этом случае я бы просто сделал медленный удар 2-3А, как вы сначала подумали. Это защитит вас от плохой проводки установщика (что, по моему опыту, является наиболее распространенной ошибкой) и ограничит мощность, которая может попасть в систему, на уровне около 30 Вт, что не сможет нанести большого ущерба.
Автомобильный источник питания — соображения по выбору предохранителя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v