Перейти к содержанию

Сброс нагрузки (load dump)

Самый энергичный выброс в бортовой сети автомобиля случается, когда при работающем двигателе отключается аккумулятор — например, отпадает клемма. Генератор какое-то время продолжает отдавать прежний ток, и напряжение сети подскакивает до десятков вольт на сотни миллисекунд.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Сброс нагрузки (load dump) — выброс напряжения бортовой сети автомобиля, который возникает, когда при работающем двигателе отключается аккумулятор, а генератор продолжает отдавать ток в сеть. Vishay называет его самым сильным выбросом в бортовой сети (doc. 88490). Параметры выброса задают стандарты и производители автомобилей: наибольшее напряжение, внутреннее сопротивление источника и длительность. Как защитить от него вход 5 В, подробно разобрано на странице «Питание 5 В от бортовой сети 12 В».

Параметры

Испытание (сеть 14 В)ВыбросВнутр. сопротивлениеДлительность
ISO 7637-2, импульс 5 (у TI — ISO 16750-2, импульс A)65–87 В поверх 13,5 В (78,5–100,5 В всего)0,5–4 Ом40–400 мс
JASO A-170 и 88 В всего (батарея 12 В)0,8 и 1,0 Ом200 мс
ограниченный сброс (ISO 16750-2, импульс B)35–37 В в расчётах TI——

Данные — Vishay doc. 88490 (табл. 1, рис. 6), TI LM74700-Q1 и LM74610-Q1. Если в автомобиле выброс ограничен централизованно, электроника видит ограниченный сброс нагрузки; если нет — полный импульс.

Защита

  • Ограниченный сброс. Если элементы после защиты выдерживают не меньше 37 В, TI допускает обойтись без положительного TVS (LM74610-Q1, разд. 8.2). Иначе TVS-диод выбирают так, чтобы он не открывался при пуске от 24 В и при 35 В ограниченного сброса, — TI для 12-вольтовой сети берёт SMBJ33CA (LM74700-Q1, разд. 10.1.1.3).
  • Неограниченный сброс. Энергия импульса длительностью в сотни миллисекунд при сопротивлении в доли ома велика: обычный SMBJ рассчитан на импульс 10/1000 мкс. Нужны TVS класса SMCJ, SMDJ или специальные диоды для сброса нагрузки вроде Vishay SM8S (LM74610-Q1, разд. 8.2; SM8S).
  • Остальные угрозы. Сброс нагрузки — лишь один из выбросов: в той же сети есть переполюсовка и пуск от 24 В. От первой защищает схема защиты от переполюсовки, например на идеальном диоде LM74700-Q1.

Не путать

С переходной характеристикой по нагрузке стабилизатора — реакцией его выхода на скачок тока потребления. Здесь речь об автомобильном выбросе напряжения на входе устройства, который длится сотни миллисекунд.

Частые вопросы

Чем ограниченный сброс нагрузки отличается от неограниченного?

Если в автомобиле выброс ограничен централизованно, электроника видит ограниченный сброс нагрузки: TI в расчётах для 12-вольтовой сети закладывает на него 35–37 В (ISO 16750-2, импульс B). Если ограничения нет (у TI — ISO 16750-2, импульс A), выброс по ISO 7637-2 импульс 5 — 65–87 В поверх 13,5 В батареи на время до 400 мс, и защита нужна намного мощнее.

Справится ли TVS-диод SMBJ со сбросом нагрузки?

С ограниченным — да, TI считает 600-ваттного SMBJ достаточным (LM74610-Q1, разд. 8.2). С неограниченным — нет: импульс длится сотни миллисекунд, а SMBJ рассчитан на 10/1000 мкс. Для этого случая TI советует SMCJ или SMDJ, а Vishay выпускает специальную серию SM8S на 6600 Вт.

Как оценить ток через TVS при сбросе нагрузки?

По формуле Vishay: IPP = (Vin − Vc) / Ri, где Vin — напряжение импульса, Vc — напряжение ограничения TVS, Ri — внутреннее сопротивление источника импульса. Наш расчёт: 100 В импульса, TVS с ограничением 40 В и Ri = 1 Ом дают 60 А в течение сотен миллисекунд.

Источники

  1. Vishay. Transient Voltage Suppressors (TVS) for Automotive Electronic Protection, doc. 88490 — с. 2 — load dump: самые сильные выбросы, когда аккумулятор отключается при работающем двигателе и генератор питает бортовую сеть; производители задают наибольшее напряжение, сопротивление линии и длительность; табл. 1 — для сети 14 В: ISO 7637-2 импульс 5 — VS 65–87 В поверх батареи 13,5 В (всего 78,5–100,5 В), Ri 0,5–4 Ом, 400 мс; JASO A-1 — всего 70 и 88 В при батарее 12 В, 0,8 и 1,0 Ом, 200 мс; рис. 6 — длительность от 40 до 400 мс; ток TVS IPP = (Vin − Vc) / Ri; рис. 6b — отказавший TVS замыкает линию
  2. Texas Instruments. LM74700-Q1 Low IQ Reverse Battery Protection Ideal Diode Controller, SNOSD17G — табл. 10-1 — 12-вольтовая батарея: от 3,2 В при холодном пуске до 35 В при сбросе нагрузки; разд. 10.1.1.3 — пробой TVS выше 24 В пуска и 35 В ограниченного сброса нагрузки (ISO 16750-2, импульс B)
  3. Texas Instruments. LM74610-Q1 Zero IQ Reverse Polarity Protection Smart Diode Controller, SNOSCZ1B — разд. 8.2 — если элементы за защитой выдерживают не меньше 37 В (ограниченный сброс нагрузки), положительный TVS можно не ставить; 600-ваттного SMBJ хватает для импульсов ISO 7637-2 и ограниченного сброса (ISO 16750-2, импульс B), для неограниченного (ISO 16750-2, импульс A) могут понадобиться SMCJ или SMDJ
  4. Vishay. SM8S10A thru SM8S43A Surface Mount PAR Transient Voltage Suppressors, doc. 88387 — серия для защиты от сброса нагрузки: 6600 Вт для 10/1000 мкс и 5200 Вт для 10/10 000 мкс, только однонаправленные; рис. 3 — мощность при сбросе нагрузки

Нашли ошибку?

Смотрите также