Comment puis-je me protéger contre un déchargement de charge automobile?

Une décharge de charge se produit lorsque la charge à laquelle un générateur fournit du courant est brusquement déconnectée. Dans l'électronique automobile, cela s'applique au débranchement d'une batterie pendant qu'elle est chargée par l'alternateur. Il est apparemment bien décrit dans ce document SAE de 65 $ ; Wikipedia prétend qu'il peut atteindre "120 V et peut prendre jusqu'à 400 ms pour se désintégrer" . Ce document prétend qu'un vidage du système 12V peut atteindre 87V et 400ms de long:

       12V system      24V system
Us     65V to 87V      123V to 174V     // maximum voltage
Ri     0.5Ω to 4Ω      1Ω to 8Ω         // source resistance
td     40ms to 400ms   100ms to 350ms   // pulse length
tr     10ms??          5ms??            // rise time

Le dernier document lié contient également un tableau répertoriant l'absorption d'énergie du TVS (Transient Voltage Suppressor), comme suit:

Tableau 2 - Énergie [J] absorbée ( _{pince en} V = 45 V )

td [ms]   source resistance [Ω]
     0.5    1     1.5   2     2.5   3     3.5   4
 50  18.57  9.62  6.26  4.50  3.41  2.68  2.17  1.80
100  37.15  19.23 12.51 8.99  6.83  5.36  4.34  3.59
150  55.72  28.85 18.77 13.49 10.24 8.04  6.51  5.39
200  74.30  38.46 25.02 17.98 13.65 10.72 8.68  7.18
250  92.87  48.08 31.28 22.48 17.07 13.40 10.85 8.98
300  111.44 57.69 37.53 26.98 20.48 16.08 13.02 10.77
350  130.02 67.31 43.79 31.47 23.89 18.76 15.19 12.57
400  148.59 76.92 50.05 35.97 27.31 21.44 17.37 14.3

Maintenant, je veux fixer beaucoup plus bas que 45V (disons 20V), et je voudrais recalculer ces valeurs. L'auteur écrit:

• Calculé à l'aide de la méthode indiquée à l' annexe E.1.1. E) où R _i = R _L (pour le transfert de puissance maximal).

Cela révèle la formule:

W _e = (U _s ) ^{2 _x} t _d / R _i / 4,6

... et met à jour le tableau comme suit:

Énergie [J] absorbée ( _pince V = 20 V )

td [ms]   source resistance [Ω]
     0.5    1      1.5    2      2.5    3      3.5    4
 50  97.59  48.79  32.53  24.40  19.52  16.26  13.94  12.20
100  195.17 97.59  65.06  48.79  39.03  32.53  27.88  24.40
150  292.76 146.38 97.59  73.19  58.55  48.79  41.82  36.60
200  390.35 195.17 130.12 97.59  78.07  65.06  55.76  48.79
250  487.93 243.97 162.64 121.98 97.59  81.32  69.70  60.99
300  585.52 292.76 195.17 146.38 117.10 97.59  83.65  73.19
350  683.11 341.55 227.70 170.78 136.62 113.85 97.59  85.39
400  780.70 390.35 260.23 195.17 156.14 130.12 111.53 97.59

Cela donne une valeur maximale de 781J. L'ai-je fait correctement? Mon système TVS doit absorber jusqu'à ~ 800J, passant près de 30A? Cela semble beaucoup, même si ce sera pour jusqu'à 6 batteries de semi-remorques parallèles (~ 100AH ​​chacune) en plus de son alternateur 130A +. (La résistance de la source pourrait-elle être encore inférieure à 0,5 Ω?) Quelle combinaison d'éléments TVS peut effectivement passer 800J sans violer sa tension de serrage de beaucoup, et qu'est-ce qui la rend plus efficace que d'autres solutions?

_{Je protège les circuits numériques et analogiques basse tension, qui ont également leur propre filtrage de puissance.}

Je ne peux pas parler de SAE J1113, mais pour SAE J1455 (camion lourd 12 V, où les charges devraient être plus grandes), le déchargement de charge est défini comme un pic de 100 V avec environ ~ 0,6 s de temps de chute et ~ 0,6 Ω d'impédance, ce qui est pénible à vivre.

Les deux grandes méthodes de survie sont soit

• Déconnectez-vous et laissez-le passer:

Ce qui est généralement préférable et moins cher. Les décharges de charge sont dans une classe de défauts pendant laquelle de nombreux appareils ne devraient pas fonctionner (contrairement aux transitoires inductifs couplés), donc à moins que vous ne soyez un appareil critique (ABS, ECU), vous êtes autorisé à arrêter et à réinitialiser lorsque vous voyez un vidage de charge.

De manière très générale, pour ce faire, vous pouvez avoir une diode Zener sur votre entrée, où une fois qu'elle tombe en panne et commence à conduire, commute certains transistors pour vous déconnecter complètement. Évidemment, votre transistor de passage aura une certaine tension nominale, donc la sélection d'un TVS est toujours nécessaire (voir ci-dessous), mais il n'aura pas à se bloquer près de autant de tension, d'énergie et de puissance.

• serrer le tout.

Cela est également tout à fait possible avec TVS, comme vous le mentionnez, et cela dépend vraiment de la force avec laquelle vous souhaitez le bloquer. Si vous êtes satisfait du 75 V, je pense que j'ai vu des SMC de 500 W utilisés. Si vous le voulez comme si rien ne s'était jamais passé, vous pouvez faire comme je l'ai vu et utiliser (2) 5 kW 5KP22CA TVS en parallèle. Eux seuls peuvent bloquer eux-mêmes l'ensemble de la décharge de charge; J'ai testé une paire qui a survécu à (5) décharges de 100 V d'affilée, à environ 10 secondes d'intervalle entre chacune.

Les mathématiques derrière cela sont quelque peu floues pour moi, car les chiffres fournis sur les fiches techniques ne semblent pas être destinés à des transitoires inférieurs à 60 Hz. La valeur nominale de 5 KW correspond à une impulsion de 1 ms, ce qui n'est évidemment que de 5 J.

L'énergie de pointe qu'elle dissipe sera (100 V - 24 V)/0.4 ohms * 24 V = 4560 W, mais celle-ci se désintégrera à peu près de façon exponentielle avec un tc d'environ 300 ms. Si nous appelons simplement cela un triangle (très conservateur), c'est 0.5 * 4560 W * 0.3 s = 684 J. Si nous extrapolons la courbe de la figure 1 sur la fiche technique de 5KP, cela suggère qu'une impulsion de 100 ms peut avoir une puissance nominale maximale de 1000 W, ou une énergie totale de 100 J, et encore plus d'énergie si nous l'étalons plus loin, donc nous '' re dans le parc de balle avec 2 d'entre eux en parallèle et les tests semblent le confirmer.

Fiche technique TVS Littelfuse série 5KP, Figure 1

Si vous vouliez quelque chose de mieux, je trouverais une équation pour la courbe et lui donnerais une asymptote à la dissipation maximale en régime permanent (8 W ... bien que cela ne fasse pas de différence), puis je ferais une intégration avec cela au-dessus de votre pouls pour voir combien de la note que vous utilisez: P

Voici comment vous protéger contre une décharge de charge automobile

https://www.analog.com/en/products/lt4356-1.html