Следвайте ни в социалните мрежи:
TLL Media | Инженеринг ревю | SEE INDUSTRIAL Market | Български Технически Каталог| Енерджи ревю | Енерджи Инфо БГ | ТД ИНСТАЛАЦИИ | Екология & Инфраструктура
Electronics-Bulgaria.com Microdis Electronics Comet Electronics
 
Electronics-Bulgaria.com
RS COMPONENTS
IndustryInfo.BG
Electronics-Bulgaria.comЕЛЕКТРОНИКА Automation-Bulgaria.comАВТОМАТИЗАЦИЯ Measurement-Bulgaria.comИЗМЕРВАТЕЛНА ТЕХНИКА Electrical-Bulgaria.comЕЛЕКТРОАПАРАТУРА Lighting-Bulgaria.comОСВЕТЛЕНИЕ HVAC-Bulgaria.comОВК Water-Bulgaria.comВиК Machinebuilding-Bulgaria.comМАШИНОСТРОЕНЕ PowerIndustry-Bulgaria.comЕНЕРГЕТИКА Renewables-Bulgaria.comВЕИ Ecology-Bulgaria.comЕКОЛОГИЯ

НОВИНИ

17.07.2018   |   Rutronik получи награда за дистрибуция от Sensirion
17.07.2018   |   За първи път четири конференции на electronica
17.07.2018   |   TTI придобива швейцарския дистрибутор Compona
WURTH LV1
Codico
KASI
CAD Point
IFP
 

Експертно

Търси
TLL Specialno Industry4.0

Rutronik: Електронна защита на автомобилни електроинсталаци до 48 V



15.03.2018

Ралф Хикл и Уве Ран, Rutronik Elektronische Bauelemente

Все повече механични функции се изпълняват електрически и довеждат типичната 12-волтова автомобилна електроинсталация до границите на нейните възможности. 48-волтовата електроинсталация поема захранването на мощните консуматори, но налага необходимостта от нови концепции за електрическа защита. За целта BOSCH Semiconductors разработва интегрална схема за защита на автомобилни ел. инсталации.

48 V означава не само 4х12 V, но повече с навлизане в света на хибридите и голяма стъпка към електрическите автомобили и автономното пътуване. За 48 V системи мрежи важна роля започват да играят въздушната междина и пътят на утечките. Въздушната междина е най-малкото разстояние между два електрически проводника. При работни напрежения от около 20 V в случай на късо съединение, прекъсване на проводник или включване под товар може да се очаква възникването на опасна електрическа дъга. Електрическата дъга е високотемпературна и създава огромна опасност от пожар. За да може да бъде контролирана тази опасност, в момента се използват релета и контактни системи с много голяма импулсна и температурна устойчивост.


Потенциални причини за възникване на електрическа дъга (източник: BOSCH)

Технически сложно, но оправдано решение за недопускане на електрическа дъга, е ранното разпознаване чрез измерване и оценка на тока и напрежението с помощта на интелигентни сензори.

Опасности от електрическа дъга
Освен напреженията над 20 V има и друго условие за постоянната и стабилна електрическа дъга. В зависимост от тока и напрежението трябва да бъде постигната минимална мощност от приблизително 100 W. Така токовите кръгове в автомобилната електроинсталация с 48 V са заплашени по-силно от електрическа дъга, защото в тях се разполагат консуматори с голяма мощност, например електрически турбокомпресор, електрическо кормилно управление или стабилизация на устойчивостта. Това прави задължителни подходящите предпазни концепции.

По принцип има два вида електрическа дъга: обикновеният е електрическата дъга, паралелна на товара. Възниква от късо съединение на токовия проводник към маса, например при дефектна изолация. Токът на късото съединение или електрическата дъга, доколкото пътят на тока на утечка е с достатъчно ниско съпротивление, е много голям и се добавя към тока на товара. Това води до сработване на стопяемия предпазител, отделяне на токовия кръг и загасване на електрическата дъга. Предпазителят трябва, разбира се, да бъде в състояние да загаси появилата се в него електрическа дъга.

Вторият вид, електрическа дъга последователно на консуматорите, е значително по-трудна за откриване. Тя възниква при прекъсване на токовите кръгове под товар. Примери за нея са отварянето на контактите на релета или включването и изключването на конектори, докато протича ток. Прекъсването на проводник, разхлабеният контакт или дефектното свързване на маса също могат да предизвикат електрическа дъга.

Последователното включване на пътя на електрическата дъга и товара по правило води до това, че допълнителният пад на напрежението при електрическата дъга намалява тока на товара. Това означава, че последователните електрически дъги не се разпознават от класическия стопяем предпазител. Прагът на изключване на предпазителя не се надхвърля.

В класическата бордова електроинсталация стопяемият предпазител е типичният предпазен елемент за защита от запалване на кабел поради прегряване, свръхток и късо съединение. В бъдеще това ще бъде заменено от електронно решение, за да могат да бъдат установени и загасени надеждно всички възникнали електрически дъги.

Електронните предпазители осигуряват допълнителни предимства
Освен относно електрическата дъга електронните предпазители, реализирани чрез полупроводникови релета, предлагат още предимства. За разлика от стопяемите предпазители електронните могат да бъдат върнати в първоначалното си състояние и могат да бъдат използвани многократно. Електронният предпазител може да бъде диагностициран и върнат в изходно състояние през шината на превозното средство, без използване на инструменти.

Предпазната характеристика на предпазния канал може да бъде зададена свободно в широки граници при електронния предпазител. Така, за много големи токове могат да бъдат дефинирани чисти прагове за изключване при свръхток, за средни и малки токове като граница за изключване се предлага характеристиката I²t. По този начин предпазните характеристики могат да се адаптират гъвкаво към пределно допустимата сила на тока на свързания проводник и динамичното поведение на товара. За разлика от това, при стопяемите предпазители трябва да се поддържат хардуерни варианти с различна степен на натоварване и характеристики на сработване (инертност).

Електронният предпазител обединява функцията предпазване с функцията включване, което е допълнително предимство. Стопяемият предпазител може само да изключва. За разлика от това електронният предпазител може да бъде изключван и включван чрез шината. Това евентуално може да икономиса силовия прекъсвач, който би бил необходим допълнително при концепция със стопяем предпазител. Към това се добавя и аспект, свързан с безопасността. Електронен предпазител с връзка към шината може да отхвърли целево и контролирано товара. По този начин управлението на бордовата мрежа може да въздейства активно върху разпределението на електрическата енергия, например за да концентрира наличната мощност към свързан с безопасността токов кръг.

Замяна на предпазител с iFuse на Bosch
Bosch разработва в момента високоинтегрирана ASIC (специализирана интегрална схема), наречена iFuse, за приложения с 12, 24 и 48 V. При свързване с микроконтролер и N-канални Power MOSFET с iFuse може да се изгради полупроводников предпазител с четири канала. За тази цел iFuse интегрира функциите на системни базови чипове (System Basis Companion Chips), например захранване, контролно устройство и следене на захранващото напрежение за микроконтролера. Към това се добавят гейт драйверите за използваните като комутатор N-канални MOSFET.

Хитростта в това решение е, че измерването на тока става без външни сензори като паралелни съпротивления. Основната функция "Изключване при свръхток" работи и автономно, без участието на микроконтролер. През SPI интерфейса на микроконтролера се конфигурира модулът, управляват се изходите и контролното устройство и могат да бъдат отчетени данните за статуса и от диагностиката.

Създаване на напрежение
iFuse включва понижаващ преобразувател (Buck Converter) за директно свързване към бордовата мрежа и свързания след това линеен регулатор за вътрешно и външно захранване на микроконтролера. Вътрешният повишаващ преобразувател създава напрежение на гейта за превключващите транзистори. Двата импулсни стабилизатора разполагат с вътрешни FET, така че са необходими само няколко външни компонента.

С помощта на външен MOSFET е възможно да се гарантира, че няма да бъдат обърнати полюсите на чипа. iFuse работи постоянно от захранващо напрежение 3,5 V, включително и непосредствено след включването и по този начин преодолява пада на напрежението при стартиране (Cold Cranking).

Разпознаване на електрическа дъга
В комбинация с интелигентен товар с връзка към шината iFuse поддържа възможността за разпознаване на електрическа дъга. За тази цел микроконтролерът чрез iFuse, както и интелигентният товар, разпознават захранващото напрежение и тока. Двете стойности се сравняват през микроконтролера в управляващия блок на iFuse. Ако определеният от товара ток е по-малък от измерения от iFuse, това показва електрическа дъга, паралелна на товара. Ако измереното от товара захранващо напрежение е по-малко от определеното от iFuse, причината за това може да бъде електрическа дъга, последователна на товара.

Друг метод за разпознаване на електрическа дъга използва спектрален анализ на захранващото напрежение или на тока на товара. Тази задача би могла да бъде поета от микроконтролера с DSP-функционалност в управляващото устройство на iFuse. iFuse предлагат необходимите за това измерени сигнали, които се преобразуват във високи честоти. За товари, които не разполагат с "интелигентност" или не могат да осъществяват комуникация, често това във връзка с контрола за свръхток е напълно достатъчно.

Функционални елементи и характеристики

  • Четири независими предпазни канала
  • Диапазон на напрежението до 70 V
  • Плавно включване на големи капацитивни товари
  • Двупосочно измерване на ток без външни паралелни съпротивления
  • Интелигентно избиране на измервателния диапазон за възможно най-висока точност на измерване при всяка големина на тока
  • Захранване за микроконтролер и Power MOSFET
  • Спецификация за диапазон на напрежение до 3,5 V
  • Контролно устройство за следене на микроконтролера
  • Вътрешни сензори за температура
  • Управление на захранващото напрежение
  • SPI интерфейс към микроконтролер от по-високо ниво
  • Сигнали за състояние за всички четири канала
  • Компактен корпус, TQFP64epad

Предпазни функции

  • Предпазна функция при свръхток "stand-alone" без намеса на микроконтролера
  • Пълна предпазна функция до 3,5 V захранващо напрежение
  • Разпознаване на свръхток и изключване за по-малко от 10 us
  • Разпознаване и защита от обръщане на полярността
  • Разпознаване на свръхток и изключване в активен и "Sleep" режим
  • Индивидуално разпознаване на превишена температура на вътрешния гейт драйвер
  • Поддържа разпознаване на електрическа дъга без ефект върху функцията на предпазителите

Обобщение на предимствата

  • Единна база за интелигентни предпазители, подходяща за всички бордови електроинсталации с ниско напрежение
  • Потребност от малко място, благодарение на високата степен на интеграция
  • Устойчиво електрическо захранване за автомобилни компоненти и системи
  • Режими за икономия на ток за енергийна ефективност
  • Лесна за изпълнение системна диагностика
  • Бързо и точно регистриране на електрически ток без външни компоненти
  • Опция за двупосочно разделяне както при стопяем предпазител

Източник: Rutronik

Етикети:   Rutronik   BOSCH Semiconductors   електронна защита   iFuse   интегрални схеми   автомобилни електроинсталаци  
« назад
CometMicrochipDirect

АБОНИРАЙТЕ СЕ за единствения у нас тематичен бюлетин НОВИНИТЕ ОТ ЕЛЕКТРОНИКАТА на специализирания портал Electronics-Bulgaria.com.  БЕЗПЛАТНО, професионално, всяка седмица на вашия мейл!


RUTRONIK
MPEl
 
IndustryInfo.BG НачалоЗа насРекламаУчастие в порталаАрхивКонтакти
 

ЕЛЕКТРОНИКА | Electronics-Bulgaria.com    АВТОМАТИЗАЦИЯ | Automation-Bulgaria.com    ИЗМЕРВАТЕЛНА ТЕХНИКА | Measurement-Bulgaria.com

ЕЛЕКТРОАПАРАТУРА | Electrical-Bulgaria.com    ОСВЕТЛЕНИЕ | Lighting-Bulgaria.com    ОВК | HVAC-Bulgaria.com
   
ВиК | Water-Bulgaria.com    МАШИНОСТРОЕНЕ | MachineBuilding-Bulgaria.com    ЕНЕРГЕТИКА | PowerIndustry-Bulgaria.com   

ВЕИ | Renewables-Bulgaria.com    ЕКОЛОГИЯ | Ecology-Bulgaria.com

Copyright © 2018        

Политика за поверителност и защита на личните данни  |  Условия за ползване  |  Политика за бисквитките

WebDesignBG