Система энергоснабжения автотранспортных средств является агрессивной средой для электронного оборудования, и не только из-за наличия большого числа силовых установок, но и благодаря человеческому фактору. Нельзя исключить возможность непреднамеренного изменения полярности при подключении аккумулятора, кроме того, зачастую не удается избежать процесса «холодного» запуска двигателя. Высоковольтные выбросы напряжения малой длительности (единицы микросекунд) обусловлены, как правило, коммутацией индуктивных нагрузок – электродвигателей управляющих механизмов (топливного насоса, стеклоподъемников и т.п.), компонентов высоковольтной системы зажигания и других, содержащих катушки индуктивности.
Как известно, общие требования, методика проверки кондуктивной помехозащищенности автомобильного оборудования широкого назначения, а также модели помех, имитирующие кондуктивные помехи в системе электроснабжения, разработаны Международной организацией по стандартизации ISO (International Organization for Standardization) и приведены в стандарте ISO 7637 (Road vehicles – Electrical disturbances from conduction and coupling).Требования к параметрам генерируемых тестовых импульсов, предназначенных для проверки кондуктивной помехозащищенности автомобильного оборудования, приведены в стандарте ISO 7637-2-2011 (Part 2: Electrical transient conduction along supply lines only). Для тестирования электронного оборудования рекомендуется использовать импульсы, имитирующие выбросы напряжения в автомобильной силовой электропроводке. В 2010 г. был предложен новый стандарт ISO 16750-2, в котором рекомендуется использовать уточненные параметры тестовых импульсов.
Для военных наземных транспортных средств министерством обороны США (Department of Defense – DOD) рекомендуется использовать редакцию стандарта MIL-STD-1275Е, в котором регламентируются характеристики систем энергоснабжения постоянного тока номинальным напряжением 28 В.
Цель стандарта – описать общие для всех военных наземных транспортных средств номинальные характеристики систем электроснабжения напряжением 28 В постоянного тока.
В стандарте регламентируются предельные значения рабочего напряжения и параметры импульсов перенапряжения на входных силовых клеммах оборудования, подключенного к распределенной системе электроснабжения военных наземных транспортных платформ. На рис. 1 приведены пределы изменения рабочего напряжения при запуске двигателя автотранспортного средства.
Рис. 1. Границы изменения рабочего
напряжения при запуске двигателя
Кратковременные импульсы перенапряжения возникают в результате внезапного выброса предварительно запасенной электромагнитной энергии в реактивной нагрузке. Кратковременные выбросы напряжения также могут возникать в процессе работы разных электронных и электромеханических устройств (электродвигателей, генераторов, и т.п.). В стандарте MIL-STD-1275Е кратковременные выбросы перенапряжения в зависимости от их длительности и запасенной энергии подразделяются на voltage spike и voltage surge.
Voltage spike – импульсы напряжения длительностью 1 мс с максимальной энергией одиночного импульса до 2 Дж. На рис. 2 приведены соотношения между амплитудой и длительностью импульсов типа voltage spike.
Рис. 2. Соотношения между амплитудой
и длительностью импульсов типа voltage spike
Voltage surge – импульсы напряжения длительностью более 1 мс и максимальной энергией одиночного импульса до 60 Дж. На рис. 3 приведены соотношения между амплитудой и длительностью импульсов типа voltage surge.
Рис. 3. Соотношения между амплитудой
и длительностью импульсов типа voltage surge
Пример выброса напряжения в случае если бортовая сеть питается только от автомобильного генератора, т.е. при отключенном аккумуляторе (т.н. режим load dump) приведен на рис. 4.
Рис. 4. Пример выброса напряжения в режиме load dump
Компания Sensitron Semiconductor (США), основным направлением деятельности которой является производство высоконадежных дискретных компонентов, в том числе радиационностойких, выпускает TVS-диоды (рис. 5), соответствующие рекомендациям стандарта MIL-STD-1275. Это TVS-диоды типа SCP-5282 (табл. 1).
Таблица 1. TVS-диоды SCP-5282-3/2
| Параметр | SCP-5282-3 | SCP-5282-2 |
| Пиковая мощность, кВт | 100 | 60 |
| Условия тестирования | 135 А, 130 мс | 100 А, 130 мс |
Габаритные размеры 55.88×50.8×15.2 мм, диапазон рабочих температур -55…150 °С. Все диоды тестируются на соответствие заявляемым параметрам. Максимальный ток 135 А. Кроме того, TVS-диоды SCP-5282-3 соответствуют рекомендациям стандартов SAE J1113-11, ISO16750-2 и ISO7637-2 (табл. 2). Параметры TVS-диода SCP-5282-3 приведены в табл. 3.
Таблица 2. Условия испытаний TVS-диодов SCP-5282
| Стандарт | Условия испытаний |
| MIL-STD-1275 | Импульсы амплитудой 100 В (сопротивление источника 0.5 Ом). Одиночные импульсы длительностью 130 мс (ток 135 А). 5 импульсов длительностью 50 мс (ток 110А) в течение 1 с. |
| SAE J1113-11 | Импульсы амплитудой 174 В (сопротивление источника 2 Ом, длительность 150 мс).
Импульсы амплитудой 174 В (сопротивление источника 5 Ом, длительность 350 мс). |
| ISO16750-2 | Импульсы амплитудой 151 В (сопротивление источника 1 Ом, длительность 350 мс). |
| ISO7637-2 | Импульсы амплитудой 200 В (тестовый импульс № 3b). |
Таблица 3. Параметры TVS-диода SCP-5282-3
|
Тип |
Пиковая мощность, кВт | Vbr(It= 10 мА,) B (мин.) | Vr, B | Ir, мкА | IPP1, А |
Vc, B |
| SCP-5282-3 |
100 |
36.7 | 33 | 40 | 135 |
49 |
Рис. 5. TVS-диоды SCP-5282
Более полную информацию о стандарте MILSTD-1275E можно найти в [1-3].
ЛИТЕРАТУРА
1. MIL-STD-1275E. Characteristics of 28 volt DC input power to utilization equipment in military vehicles (http://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-1100-1299/MIL-STD-1275E_45886).
2. Surge Stoppers Ease MIL-STD-1275D Compliance.
Design Note 534.
3. Transient Suppression for MIL-STD-1275 Applications.
Application Note.
Лайкнути
Твітнути