Перейти к содержанию

Можно ли подключить модуль LM2596 к бортовой сети автомобиля?

Обновлено Редакция GAW

Бортовая сеть «12 В» — это не постоянные 12 В. Производители защитных компонентов перечисляют, что на ней бывает:

Событие в 12-вольтовой сетиНапряжениеИсточник
Холодный пускпросадка до 3,2 ВTI LM74700-Q1
Пуск от внешнего источника24 В до 10 минVishay 88490
Ограниченный сброс нагрузки35 ВTI LM74700-Q1
Неограниченный сброс нагрузки (ISO 7637-2, импульс 5)65–87 В до 400 мсVishay 88490
Переполюсовкадо −16 ВTI LM74700-Q1

Что выдержит модуль LM2596

Сама микросхема работает до 40 В и выдерживает 45 В. Но TI требует, чтобы диод и входной конденсатор были рассчитаны на 1,25 входного напряжения. Наш расчёт: с типичным для модулей диодом Шоттки на 40 В это 40 / 1,25 = 32 В — ниже 35 В ограниченного сброса нагрузки. Подробности о пределах модуля — в статье «Понижающий модуль на LM2596».

Значит, без доработки модуль переживёт пуск от 24 В, но может не пережить сброс нагрузки — например, при отключении аккумулятора на работающем двигателе.

Как сделать надёжно

  1. Последовательный диод или MOSFET от переполюсовки.
  2. TVS-диод у разъёма — с пробоем выше 24 В. Но его напряжение ограничения при полном токе (у SMBJ24A — 38,9 В) всё равно выше 32 В, поэтому защита модуля остаётся впритык. К тому же SMBJ на 600 Вт рассчитан на ограниченный сброс нагрузки; от неограниченного (65–87 В, до 400 мс) защищает только TVS на киловатты или преобразователь со входом на 60 В и выше.
  3. Лучше — преобразователь с запасом по входу. Vishay отмечает, что для автомобиля берут регуляторы на 45–60 В; в схеме «Питание электроники от бортовой сети 12 В» стоит TPS54360 на вход до 60 В с TVS SMBJ33CA.

Для поделки, которую включают на стоянке, модуль LM2596 с диодом от переполюсовки, по нашей оценке, работать будет. Для устройства, постоянно подключённого к сети автомобиля, выбирайте преобразователь на 60 В.

Похожие вопросы

Почему у модуля предел 32 В, если LM2596 держит 40 В?

TI рекомендует брать диод и входной конденсатор на напряжение не меньше 1,25 входного. Если на модуле стоит диод Шоттки на 40 В, наш пересчёт даёт 40 / 1,25 = 32 В на входе. Посмотрите маркировку диода и конденсаторов на своей плате — предел может быть и ниже.

Защитит ли модуль TVS-диод на входе?

Частично. TVS должен не открываться при пуске от 24 В, а ограничивать выброс ниже предела модуля. Например, у SMBJ24A пробой 26,7–29,5 В, но напряжение ограничения при полном импульсном токе — 38,9 В, то есть выше 32 В. Поэтому даже с TVS запас у модуля LM2596 почти отсутствует.

Что будет с модулем при пуске двигателя?

По данным TI для 12-вольтовой сети напряжение при холодном пуске может падать до 3,2 В, и понижающий модуль на 5 В выйти на режим не сможет: выход провалится, микроконтроллер перезагрузится. Если это недопустимо, нужен запас энергии на входе или преобразователь, работающий при низком входе.

Источники

  1. Texas Instruments. LM2596 SIMPLE SWITCHER Power Converter 150-kHz 3-A Step-Down Voltage Regulator (SNVS124G, revised March 2023) — разд. 7.1 — наибольшее входное напряжение 45 В; разд. 7.3 — рабочее до 40 В; разд. 9.1.1 — номинал входного конденсатора не меньше 1,25 входного напряжения; разд. 9.2.2.2.5 — обратное напряжение диода не меньше 1,25 входного
  2. Vishay. SMBJ5.0A thru SMBJ188A: Surface-Mount TRANSZORB Transient Voltage Suppressors (doc. 88392, revision 09-Jan-2024) — SMBJ24A — пробой 26,7–29,5 В, напряжение ограничения 38,9 В при импульсном токе 15,4 А (10/1000 мкс, 600 Вт)
  3. Texas Instruments. LM74700-Q1 Low IQ Reverse Battery Protection Ideal Diode Controller (SNOSD17G, revised December 2020) — табл. 10-1 — 12-вольтовая батарея: просадка при холодном пуске до 3,2 В, ограниченный сброс нагрузки 35 В; разд. 10.1.1.3 — обратная полярность до −16 В, импульс 1 по ISO 7637-2 до −150 В, TVS SMBJ33CA
  4. Vishay. Transient Voltage Suppressors (TVS) for Automotive Electronic Protection (doc. 88490, revision 09-Aug-10) — с. 1 — пуск от внешнего источника 24 В на 10 мин для 12-вольтовой электроники; с. 2–3, табл. 1 — импульс 5 по ISO 7637-2 (сброс нагрузки без ограничения): 65–87 В, внутреннее сопротивление 0,5–4 Ом, длительность до 400 мс; с. 4 — регуляторы для автомобиля выбирают на 45–60 В

Нашли ошибку?

Смотрите также