Modifiering av Wiki:ns Idiotsäkra 5V-matning

[Magnus_K]

Hej!

Behöver en liknande matning för en MCU jag tänkte ha i bilen.
Tänkte eventuellt skippa funktionen med att bränna bort effekt om utspänningen överstiger 8,2V, samt transistorkopplingen som stänger av matningen om utspänningen överstiger 5,1V.
Dock vill jag ha något slags skydd för att utspänningen inte överstiger 5,1V.

Kan ni tipsa om någon smart lösning? Den behöver inte vara elektroniskt återställningsbar, utan går skyddet in så behövs handpåläggning (helst utan lödning).

Undrar också om någon kan tipsa om en lämplig CM-drossel för ändamålet?

LÄNK

Skyddad_matning.JPG

[grym]

crowbar

thyristor, zenerdiod och ett motstånd funkar bra, man få prova vilken zenerdiod som ger vettigas klipp spänning

edit, den fanns ju med på ritningen, med thyristorn , men motståndat ovanför thyristorn är tveksamt

[Borre]

Förklaringen på wikin måste vara fel, meningen med SCRn måste vara att säkringen ska lösa ut när den börjar leda, inte att bränna bort effekt. Även maximalt 3W är ju fel eftersom det är ett motstånd på 3.3ohm så effekten varierar såklart med inspänningen.

Men justerar du zenerspänningen på D6 så kan du få funktionen att säkringen läser ut vid en lägre utspänning än nu. Återställningen blir ju i så fall att byta säkring.

[lillahuset]

Hur mycket ström behöver du?
Välj en switchad regulator, eller om det gäller lite ström en linjär regulator, som tål hög inspänning.
En rejäl transientskyddsdiod på ingången är också bra. Crowbaren känns som lite överkurs men kan väl vara bra att ha. Att ladda ur 10000µF verkar mindre trevligt.
Transistorerna på utgången känns som överkurs. Om du skulle råka jorda utgången har du ingen glädje av varken transistorerna eller CM-drosseln.
Alldeles för många delar på det spettet.

[Magnus_K]

@grym & Borre:
Syftet med R9 (3R3, 3W), kan det vara att låta kortslutningen ske lite mer kontrollerat, för att eventuellt spara på thyristorn/dioden om säkringen är lite väl trög?
En sån crowbar (svenska?) kör vi på. Det blir en riktigt bra lösning då den bryter t.o.m matningen till regulatorn

@lillahuset:
Hade tänkt svara dig direkt med de siffror jag räknat på, men efter lite funderande så tänker jag nog om.
Tomgångsströmmen är kring ~30mA men med toppar på ~1A, dock väldigt kortvariga.
Från början hade jag inte tänkt ta så mycket höjd för topparna med med lite mer eftertanke så kan det nog hända att något nedåt-ledes hänger sig och den drar konstant 1A. Då blir det inte bra med en linjär regulator som ska ta ner ~14V -> 5V...

En TVS på ingången blir bra, och som du säger så skippar jag kortslutningsskyddet på utgången.

Får leta efter någon buck converter där databladet ger en bra beskrivning på både runt-omkring-komponenter och design tips. Det här med switchning är lite svart magi...

[lillahuset]

TI (fd National) har sina "simple switcher" som är populära.
http://www.ti.com/product/LMR16010?keyM ... Everything (max 60V in)
http://www.ti.com/product/lm5576-q1/description (max 75V in)

Det finns naturligtvis massor av andra också.

[Magnus_K]

Tack för tipsen!
Gillar speciellt den första. Kanske borde köra på 2A-varianten. För att vara på den säkra sidan...
Lite synd när man håller på att jobba på en BoM hos TME och så har dom inte denna.
Ska se om jag finner något liknande i deras sortiment.

[Borre]

Vill du ha ett par LM2672MX att testa med? Kostar gratis.
http://www.ti.com/product/LM2672 (ADJ-varianten)

Bör passa och är väldigt lättanvänd, smidig kapsel osv. Databladet är tydligt och enkelt att förstå så det lyckas du med utan problem.

[Magnus_K]

Jättetack för erbjudandet Borre!

Måste nog ta det säkra före det osäkra och gå på en 1,5A-variant.

[Magnus_K]

... En rejäl transientskyddsdiod på ingången är också bra. ...

Det här tänkte jag modda in i schemat. Lätt som en fjärt tänkte jag, men icke...

Kollade på digikey och bara 78k TVS-dioder i sortimentet.
Enbart ytmonterat, fortfarande en aktiv produkt och i lager så finns det 15k dioder att välja mellan.
Har läst runt lite om dom olika spänningarna för en TVS men blir inte riktigt klok. Ström/Effekt kommer sen, men först spänningarna.
Så här har jag förstått det, stämmer det?

Voltage Reverse Standoff (V_RS) = Den högsta spänningen som kommer ligga "konstant" över dioden. Dvs normalspänning.
Voltage Breakdown (V_BD) = Denna spänning brukar man lägga ca 10% över V_RS och om nivån uppnås så börjar TVS:en leda. Dock med en högre impedans och meningen är att denna nivå ska klippa små spikar.
Voltage Clamping (V_C) = Den högsta spänningen som kretsen kan hantera utan att bli permanent skadad. Vid den här nivån leder TVS:en fullt, dvs ren kortslutning. Baserat på effekt-tåligheten, V_C och inimpedansen, så kan man beräkna hur lång strömpuls den kan tåla.

Låt då säga att jag öppnar huven på bilen och lägger en helt vanlig 7805 över polerna. Denna brukar ha absolut max 35V på ingången och rekommenderat max 25V.
Vad för slags TVS skulle ni nyttja?

Med det jag läst, och tror mig förstått, så bör jag ha en med V_RS på kanske 14,8V som jag tror är rätt sällan en generator laddar med.
V_BD på kanske 16-17V för att ta väldigt korta spikar. Och V_C på 25V. Eventuellt 26V då vissa starthjälper kan gå uppåt 24V och det är bra med lite marginal.
Låter det som ett rimligt resonemang?

När det kommer till effekt-tålighet så lär man behöva gå på det "fetaste", då det är ett lågimpedivt batteri som matar, och vid kortslutning kan leverera flera hundra ampere.

[lillahuset]

Transientskyddsdioder blir alltid en lite halvtråkig kompromiss. Vid överström bör en säkring ryka.

Jag har en kompis som har hållit på mycket med fordonselektronik som blev förtjust när jag pekade ut Linears lösning: http://www.linear.com/product/LT4356MP-1
En hel bunt: http://www.linear.com/parametric/Surge_ ... Protection

[Magnus_K]

Det kanske bra ut men är lite förvånad att inget har något att säga om mitt inlägg.
Nästan alla som designar elektronik idag måste väl ta hänsyn till ESD och annat?

Varför hittar jag så lite på nätet om bra skydd för bil-elektronik? Det finns ju hur mycket skrot som helst som ska in i bilarna och det spelar väl ingen roll om jag kör Volvo eller annat så kommer batteribussen ändå se lika ut?
Nej, väldigt konstigt.

[lillahuset]

Du gillade inte Linears lösning då? OK, dyr men ersätter väl allt annat man kan behöva.

ESD är inte ditt bekymmer, "load dump" https://en.wikipedia.org/wiki/Load_dump är det som brukar ta livet av elektronik. Min kompis har kravet "det får absolut inte gå sönder" vilket du förmodligen inte har. Man får ju anpassa sig lite efter kravspecen. Kostar det många tusen kronor per dag en maskin eller ett fordon står still spelar det inte så stor roll vad utrustningen som hade kunnat förhindra stoppet kostar.

Igår pratade jag med en annan kompis som har en kund på en 24V till 12V och 5V switchomvandlare med mycket blygsamma effektkrav. Kunden har inga som helst problem att betala 5kkr per styck i tusental eftersom omvandlaren sitter i ett "fordon" och matar utrustning för flera hundratusen kronor. Dessutom, om "fordonet" står still är risken stor för kontraktsbrott och dessutom kommer en massa människor och andra dyra fordon att stå still samtidigt. Den gamla konstruktionen har använts i många "fordon" i drygt tjugo år utan att ha orsakat något problem.

Vi åkte runt i Australien i fyra månader 1986 i en gammal risig Holden med en enkel spänningsregulator baserad på ett par kondingar, en zener, ett motstånd och en transistor som drev en gammal Walkman av okänt fabrikat. Inga problem. Utgången kopplad till volympotten i bilradion. Tur? Ja förmodligen men alla glada. Utom när kompisen ville spela Julio Iglesias och jag sakligt berättade för honom vad som skulle hända med kassetten om han tog fram den.

[Magnus_K]

Jodå, jag "gillade" Linears lösning, men det är väl inte riktigt det jag frågar efter?
Har du så höga krav så jorden slutar rotera om något går sönder, då kanske man skulle ha lite högre krav och kunna betala mer.

Jag är bara förvånad hur svårt det ska vara att få till ett dugligt TVS-system/skydd för bilelektronik för en hobbynörd som en annan.
ALLA bilar bör rimligtvis lida av samma "fula" spänning.

[lillahuset]

Och den kan vara RIKTIGT FUL.