LEDuri pe automobile vs varfuri tensiune (surge protection))

[The Stressmaker]

Totusi si la aparatele electronice de pe automobile si ma refer in speta la radiocasetofoane rezolvarea problemei se face cu o bobina de soc si ceva condensatori. Asa se rezolva fenomenul tranzitoriu local, oprind impulsul catre acel aparat si nu total in instalatia masinii. Reteaua electrica a masinii este un condensator format din capacitatea tuturor cablurilor fata de caroserie si care va trebui sa descarce intr-un tvs printr-o impedanta a cablului catre el de la sursa impulsului ceea ce implica o lungime mai mare. Daca s-ar monta tvs-ul la firele de la acumulator atunci filtrarea s-ar face doar pe cablul generatorului impulsului si nu s-ar propaga in toata instalatia pentru ca cei 25V la capetele tvs-ului inseamna 30-35V la acumulator daca impedanta firelor si a unui acumulator "obosit" este ceva mai mare.

La schema cu deconectare se poate folosi si un n-mos daca exista un tranzistor pnp care sunteaza poarta la sursa (catre consumator) pe partea de plus si astfel mosfet-ul deconecteaza circuitul pastrand cei 12V dupa sursa acestuia. Drena fiind catre alimentare poate suporta intreaga tensiune pana la tensiunea maxima a mosfet-ului. Asa lentoarea dispozitivului este eliminata si este folosit doar ca sursa de polarizare a mosfet-ului. Asa, exista doar intarzierea prin tranzistorul pnp si mosfet.

[UDAR]

La schema cu deconectare se poate folosi si un n-mos daca exista un tranzistor pnp care sunteaza poarta la sursa (catre consumator) pe partea de plus si astfel mosfet-ul deconecteaza circuitul pastrand cei 12V dupa sursa acestuia. Drena fiind catre alimentare poate suporta intreaga tensiune pana la tensiunea maxima a mosfet-ului. Asa lentoarea dispozitivului este eliminata si este folosit doar ca sursa de polarizare a mosfet-ului. Asa, exista doar intarzierea prin tranzistorul pnp si mosfet.

Înțeleg că legăm drena spre baterie și sursa spre consumator . Cum polarizăm poarta în conducție ?

[The Stressmaker]

Dispozitivul in discutie este VOM1271 si altele asemanatoare care practic sunt niste celule solare iluminate de un led si care scot cam 8V la 10uA. Aceasta este sursa care va fi suntata cu acel tranzistor. Daca acest dispozitiv/optocuplor se leaga cu minusul la sursa mosfetului si plusul la poarta, devine sursa flotanta si nu conteaza ca e pe bara de plus.

[UDAR]

OK , am priceput . Doar că atunci nu mai ai zeci de µs ( în care comută optocuplorul cu 200pF ) ci sute sau chiar mai mult ( în care comută MOSFET-ul cu 10µA în poartă )

[The Stressmaker]

Nu este chiar asa. Poate este lent la amorsare da aceasta lentoare nu este folosita aici. Se foloseste tranzistorul bipolar pentru a descarca capacitatea portii si depinde de capabilitatea in curent a acestui tranzistor. Acest timp de descarcare al capacitatii de poarta prin tranzistorul bipolar este discutat aici.

[UDAR]

E corect , blocarea contează !

[Dxxx]

Sa stiti ca nu dormeam, urmaream conversatia...

 

Stress

 

Daca inteleg eu bine ce ai propus este asa:

- o sursa separata galvanic facuta cu izolatie optica (simpatica ideea, din pacate nu o vad decat pentru o aplicatie similara cu curent neglijabil)

- avand practic tensiunea de grila putem folosi un Mosfet normal, de asta facem artificiul

- initial - la pornire va exista un delay semnificativ pana Mosfetul va conduce dar asta nu are importanta, poate fi chiar dorit.

- in functionare momentul activ este printr-un Zenner care comanda un tranzistor, care descarca poarta si blocheaza Mosfetul, viteza de raspuns fiind dependenta in special de tipul Zennerului si tranzistorului.

 

Daca e corect, mi se pare fezabil si interesant, dar numai ca una dintre variantele posibile.

 

Cam ce gandesc acum:

 

12V - eu consider ca pentru tensiunea normala as ramane la simplitatea schemei cu TVS, tinand cont ca mai orice driver va rezista la tensiunea maxim posibila de iesire a protectiei.

 

24V - cu TVSuri avem tensiuni de iesire maricele, bine peste 40V.

M-as orienta spre o verianta cu deconectare, cea propusa anterior este de considerat, dar mi se pare mai simplu ca varianta urmatoare:

- P-mosul de 200V ar fi problema de disponibilitate si pret...

- rezistentele ar trebui sa fie cam de 3W

vedere intreaga aici: http://s25.postimg.org/lq8255yjz/p_mos.jpg

 

Ramane daca schema ar functiona bine in dinamica... Sau poate am o greseala de principiu?

Editat Septembrie 25, 2014 de Dxxx

[UDAR]

Schema îmbină rezistența la suprasarcini de durată mai lungă - prin deconectare - cu viteza TVS. Plus că, la cît de ieftine sunt TVS-urile,  merită să pui și doar așa, pentru orice eventualitate . 

[The Stressmaker]

Schema nu va functiona din cateva motive. Primul este ca, chiar daca in teorie mosfetul este pozitionat corect, in practica exista dioda intre drena si sursa cu plusul la sursa care sunteaza mosfet-ul. Daca se inverseaza drena cu sursa atunci circuitul va avea tensiunea sursa-poarta flotanta, in functie de plusul iesirii. Aceasta este o schema de stabilizator cu mosfet la 34,2V la care s-a adaugat un tvs. Rezistenta serie disipa caldura si reduce caderea de tensiune la valori aleatoare in functie de curentul absorbit. Presupun ca s-a adaugat ca sa limiteze curentul de scurtcircuit la o valoare sub valoarea curentului de declansare a sigurantei fuzibile.

Atasez o schema cum ar trebui sa arate protectia realizata cu VOM1271 unde partea din dreapta este intrarea spre led si stanga iesirea dinspre fotocelule. Setul de diode 1N4007 din partea superioara este pentru amorsarea initiala a mosfet-ului. Este doar un prototip care poate fi imbunatatit.

[UDAR]

Schema nu va functiona din cateva motive. Primul este ca, chiar daca in teorie mosfetul este pozitionat corect, in practica exista dioda intre drena si sursa cu plusul la sursa care sunteaza mosfet-ul. 

Nu știu ce e plusul la o diodă dar la un MOSFET cu canal P dioda intrinsecă are catodul la sursă deci va fi blocată.

[Dxxx]

Schema pusa de mine este doar teoretica, am calculat valorile insa nu stiu cat de rapid va comuta in realitate.

 

- dioda de pe intrare exclude polarizarea inversa a Mosfetului, deci nici cu are importanta dioda (jonctiunea) din el.

- Mosfetul in mod normal conduce polarizarea grilei fiind prin Zennerul de 12 V (limiteaza tensiune de grila la o valoare nepericuloasa). Tranzistorul bipolar e blocat.

Deci in nici un caz nu e un stabilizator de 34 V, ci un comutator normal in conductie.

- la un impuls care depaseste 33V va incepe sa treaca curent prin circuitul de baza al bipolarului care va sunta grila mosfetului si acesta se va bloca.

In acest mod se "deconecteaza" sarcina.

- circuitul de la iesire cu TVSul este o protectie rapida si suplimentara.

Rezistenta cu asterix se inseriaza cu rezistenta DS a mosfetului  si se calculeaza in functie de curentul debitat necesar minus Rds mosfet. Daca curentul este foarte mare sau Mosfetul are Rds mare, poate sa fie zero.

Cum spunea UDAR merita ca aceasta a doua treapta de protectie sa fie pusa deoarece costul si numarul de componente este total acceptabil.

Editat Septembrie 25, 2014 de Dxxx

[The Stressmaker]

Mea culpa, m-am uitat mai bine la schema si aveti dreptate. Recunosc ca nu-s obisnuit cu topologia pmos si pnp si de aceea am interpretat ca la un nmos.Presupun ca rezistenta notata cu asterix este o rezistenta de limitare a curentului la limita maxima a pmos-ului.Adaug o noua intrebare. Tinand cont ca discutia este in legatura cu adaugare de leduri pe auto trebuie sa luam in calcul un element esential: acumulatorul. Acesta se comporta ca un condensator de valoare foarte mare care micsoreaza tensiunea de varf a impulsului si mareste durata de timp a acestuia. Asta inseamna ca nu va fi o crestere de 33v timp de 10uS ci de 15-16v dar timp de 100uS (am pus niste valori aproximative ca sa intelegeti conceptul de aplatizare a impulsului cand exista un condensator de valoare mare in circuit).

[UDAR]

Absorbția șocului de către condensator / acumulator este indiscutabilă. Problema este că punem consumatorul ( LED ) la capătul unor fire ( R + L ) , comune în general cu alți consumatori care ei generează supratensiunile .  Instalațiile auto care se respectă pun circuit separat pentru audio direct de la baterie  , și din motivul ăsta. 

[Dxxx]

OK, pai hai sa nu lasam subiectul sa se raceasca de tot.

 

Vreo idee la schema mea (asta ultima) cum s-ar putea testa viteza de raspuns si deci eficienta - in mod practic?

[The Stressmaker]

In primul rand tranzistorul pnp trebuie adus la saturatie sau pe aproape cand incepe zenner-ul sa conduca (si dioda zenner are o intarziere mica la intrarea in conductie). Asta inseamna ca trebuie sa aiba un factor beta si o frecventa de taiere suficient de mare pentru a nu mari timpul de  deconectare al circuitului. Presupunand ca tranzistorul este in saturatie, circuitul se reduce la a descarca condensatorul portii mosfet-ului si capacitatea zenner-ului de 12V prin rezistenta de 200 ohm de la 12V pana la tensiunea de prag a mosfet-ului. Daca se elimina rezistenta de 200 ohm atunci acel condensator se descarca printr-o sursa de curent constant realizata de tranzistorul pnp.

Aducerea tranzistorului pnp in saturatie mareste timpul de reactie asa ca este de preferat ca, la intrarea zenner-ului in conductie, sa se scada tensiunea de poarta a mosfet-ului sub tensiunea de prag fara a intra tranzistorul pnp in saturatie. Cred ca valoarea timpului de decuplare depinde de componentele utilizate. Socul de tensiune resimtit de leduri este determinat de "linia de transmisie" (inductanta cablului si capacitatea distribuita a acestuia inclusiv acumulatorul) care apare din conductoarele de alimentare versus timpul de decuplare.

Editat Octombrie 1, 2014 de The Stressmaker