Схемаҳои муҳофизатӣ чист?

Схемаҳои муҳофизатӣ системаҳои электронии бехатарӣ мебошанд, ки ба таври худкор шароитҳои ғайримуқаррарии барқро ба мисли ҷараён, аз ҳад зиёд ё ноқилҳои кӯтоҳ барои пешгирӣ кардани осеб ба дастгоҳҳо ва батареяҳо ошкор ва қатъ мекунанд. Ин схемаҳо ҳамчун муҳофизони соҳибақл фаъолият мекунанд, сатҳи шиддат ва ҷараёнро пайваста назорат мекунанд ва ҳангоми аз ҳадди бехатар зиёд будани параметрҳо қувваи барқро ҷудо мекунанд.

Чаро схемаҳои муҳофизатӣ барои электроникаи муосир муҳиманд

Ҳар як дастгоҳи электронӣ ҳангоми кор ба таҳдидҳои барқӣ дучор мешавад. Баландшавии барқ ​​аз зарбаи барқ ​​метавонад ҳазорҳо вольтро ба система дар тӯли микросонияҳо ворид кунад. Аз ҳад зиёд пуркунии батарея метавонад боиси фироршавии гармӣ гардад, ки боиси сӯхтор мегардад. Пайвасти ягонаи полярии баръакс метавонад ҷузъҳои ҳассосро фавран нобуд созад.

Бозори муҳофизати ноҳиявӣ дар соли 2024 ба 57,10 миллиард доллар расид ва лоиҳаҳо то соли 2033 ба 94,84 миллиард доллар расид, ки тавассути мошинҳои барқӣ, дастгоҳҳои IoT ва электроникаи маишӣ ба вуҷуд меоянд. Ин афзоиш мураккабии афзояндаи системаҳои барқро инъикос мекунад, ки дар он як нокомии ягона дар байни ҷузъҳои ба ҳам алоқаманд ба вуҷуд меояд.

Схемаҳои муҳофизатӣ ин осебпазириро тавассути се механизми асосӣ ҳал мекунанд: ошкор, қарор ва қатъ. Схемаи интегралии мониторинги шиддат пайваста параметрҳои электрикиро дар фосилаи микросонияҳо интихоб мекунанд. Вақте ки хонишҳо маҳдудиятҳои пешакӣ муайяншударо вайрон мекунанд, мантиқи идоракунӣ MOSFET ё релеро ба кор медарорад, то пеш аз вайроншавӣ роҳи схемаро қатъ кунанд.

Намудҳои схемаҳои муҳофизати аслӣ

Стратегияҳои муҳофизат ба равишҳои-асоси шиддат ва ҷорӣ-тақсим мешаванд, ки ҳар кадоми онҳо ба режимҳои нокомии ҷудогона нигаронида шудаанд.

Схемаҳои муҳофизати аз ҳад зиёд

Шароити аз ҳад зиёди шиддат вақте рух медиҳад, ки шиддати таъминот аз ҳадди ниҳоии ҷузъҳои поёноб зиёд мешавад. Микроконтроллери 5V, ки ба 12В дучор шудааст, дар транзисторҳои худ фавран шикастани оксиди дарвозаро аз сар мегузаронад.

Схемаҳои Crowbar

Схемаи ломбард як ректфикатори идорашавандаи кремний-ро (SCR) дар якҷоягӣ бо диоди Зенер истифода мебарад, то дар вақти ҳодисаҳои аз ҳад зиёд ноқилҳои кӯтоҳи идорашаванда эҷод кунад. Дар ҳолати кори муқаррарӣ, Zener баръакс-ғаразнок ва ногузаронӣ-мемонад. Вақте ки шиддати вуруд ба ҳадди шикастани Zener мерасад, -одатан 15-20% болотар аз номиналӣ муқаррар карда мешавад - он дарвозаи SCR-ро мегузаронад ва ангеза медиҳад. Пас аз он, SCR рельи барқро ба замин кӯтоҳ мекунад, ки сӯзишвории болообро маҷбур мекунад, ки даргирад ва хатогиро ба таври доимӣ ҷудо кунад.

Ин усули муҳофизат самаранок, вале харобиовар аст. Пас аз фаъол шудан, пеш аз барқарорсозии система ивазкуниро талаб мекунад. SCR ва Zener бояд ба ҷараёнҳои шадиди 10-50 ампер то кушода шудани муҳофизаткунанда тоб оваранд ва интихоби мустаҳками ҷузъҳоро талаб кунанд.

Хомӯшкунандаи шиддати муваққатӣ (TVS)

Диодҳои TVS аз баландшавии шиддати наносонияҳо то миллисонияҳо муҳофизат мекунанд. Ин дастгоҳҳои ҳолати сахт-ба монанди диодҳои тезтаъсири-зенер бо минтақаҳои васлшавӣ хеле калонтар кор мекунанд. Телевизиони маъмулӣ бо шиддати номиналии худ 1,5 маротиба тазиқ мекунад ва метавонад ҷараёнҳои қуллаи 50-200 амперро барои микросонияҳо бирӯяд.

Сектори автомобилсозӣ аз сабаби мушаххасоти шадиди ISO 16750-2, муҳофизати TVS-ро васеъ истифода мебарад. Ҳодисаҳои партовҳои боркашӣ{3}}ҳангоме ки генератор пайвасти батареяи худро ногаҳон гум мекунад, шиддати шиддат аз 100 В зиёд мешавад. Диодҳои TVS ин энергияро дар давоми наносонияҳо ба замин интиқол медиҳанд ва ECU-ҳои ҳассосро муҳофизат мекунанд.

Варисторҳои оксиди металлӣ (MOVs)

MOVҳо муқовимати ба шиддат вобаста-намоиш дода, ҳамчун изолятор дар зери шиддати фишори худ ва ноқилҳои болотар аз он рафтор мекунанд. Иқтидори баланди азхудкунии энергияи онҳо ба таҷҳизоти барқӣ-мувофиқ аст, ки ба шиддати барқ ​​​​-бароянд.

Як MOV бо иқтидори 275В AC бо иқтидори шадиди 6,500А метавонад зарбаҳои даҳҳо ҳазор ҷоулро қабул кунад. Тиҷорат иқтидори баланди терминалро дар бар мегирад-аксаран 1,000-5,000 pF-ва MOV-ҳоро барои хатҳои сигнали басомади баланд корношоям мекунад, ки онҳо шакли мавҷҳоро ба таври ҷиддӣ таҳриф мекунанд.

Схемаҳои муҳофизати аз ҳад зиёд

Ҷараёни аз ҳад зиёд тавассути гармкунии муқовимат ба занҷирҳо зарар мерасонад. Як пайрае, ки барои 2 ампер, ки дорои 10 ампер аст, дар давоми сонияҳо ба ҳарорати аз 150 дараҷа зиёд мерасад, пайвандҳои кафшерро об мекунад ва субстратҳои PCB-ро оташ мегирад.

Маҳдудияти ҷараёни электронӣ

Маҳдудияти ҷараёни фаъол схемаҳои транзисторро барои танзими максималии ҷараёни баромад истифода мебарад. Муқовимати ҳискунанда дар силсила бо сарборӣ шиддати мутаносиб ба ҷараёни ҷараёнро ба вуҷуд меорад. Вақте ки ин шиддат ба 0,6-0,7В-ба остонаи эмитенти асосии транзистори назоратӣ- мерасад - транзистор ҷараёнро фаъол мекунад ва аз транзистори асосии гузариш ҷараён мегирад ва гузарониши онро кам мекунад.

Барои маҳдудияти ҷорӣ 2-ампер, муқовимати ҳискунанда ба R=V/I=0.6V / 2A=0.3Ом ҳисоб мекунад. Пардохти нерӯи барқ ​​баррасии бодиққатро талаб мекунад: P=I²R=4Вт ҳангоми бори пурра. Муқовимати 5-10 Вт бо майдони мувофиқи миси PCB устувории гармиро таъмин мекунад.

Ин усули муҳофизат маҳдудияти ҷараёнҳои дақиқ ва такроршавандаро бидуни иваз кардани ҷузъҳо таъмин мекунад. Ҳангоми тоза кардани сарбории изофӣ, схема ба таври худкор барқарор мешавад, ки онро барои таъминоти қувваи барқ ​​​​мекунад, ки сарбориҳои тағирёбандаро ғизо медиҳанд.

Пойгиркунакҳо

Принтерҳо соддатарин муҳофизати аз ҳад зиёд{0}} сими борикро ифода мекунанд, ки ҳангоми тавлиди гармии аз ҳад зиёд ҷараён об мешавад. Принтерҳои замонавӣ такмилоти сершуморро дар бар мегиранд: навъ-таъхири вақт унсурҳои вазнин-вазнинро истифода мебаранд, ки ба изофабориҳои кӯтоҳмуддат таҳаммул мекунанд, вариантҳои тез-механизмҳои пурбор{{5} барои аксуламали зуд ва ҷисмҳои сафолӣ дорои хокаи хомушкунандаи камон{{6}.

Интихоби дурусти сӯзишворӣ фаҳмидани барномаро талаб мекунад. Принсипи 1{3}}ампер дар 1,01 ампер зуд намезанад - барои кори кафолатнок дар муддати муайяншуда 150-200% ҷараёни номиналӣ лозим аст. Дизайнерҳо маъмулан 150% ҷараёнҳои муқаррарии ҳадди аксарро баҳо медиҳанд, то вазандаҳои нохуш ҳангоми таъмини муҳофизат пешгирӣ кунанд.

Растанкунакҳои барқӣ

Рамзкунакҳо ҳассосияти аз ҳад зиёди ҷараёнро бо коммутатсионӣ механикӣ муттаҳид мекунанд. Тарҳҳои магнитии гармӣ- рахи биметаллӣ истифода мебаранд, ки бо ҳарорат хам шуда, контакти пурбор-ро ҷисман озод мекунад. Элементи магнитӣ-катре, ки дар атрофи плунжер ҷойгир аст-дар вақти ноқилҳои кӯтоҳ, вақте ки ҷараён аз 5-10 маротиба аз арзиши муқарраршуда зиёд мешавад, қатъшавии фаврӣ медиҳад.

Рамзкунакҳои электронӣ ивазкунандаи ҳолати сахтро барои ҷузъҳои механикӣ- иваз мекунанд. Ин дастгоҳҳо ҷараёни аз ҳад зиёдро тавассути IC-ҳои ҳассосии ҷорӣ муайян мекунанд ва тавассути MOSFETҳо дар тӯли микросонияҳо ҷудо мешаванд. Бартараф кардани қисмҳои ҳаракаткунанда эътимоднокро афзоиш медиҳад ва хусусиятҳои мураккабро ба монанди хатҳои сайри барномарезишаванда ва қобилияти аз нав танзимкунии дурдаст имкон медиҳад.

Муҳофизати разряди электростатикӣ (ESD).

Ҳангоми интиқоли зарядҳои ҷамъшуда байни объектҳо дар потенсиалҳои гуногун разряди электростатикӣ ба амал меояд. Шахсе, ки аз болои қолин мегузарад, 10000-30000 вольт ҷамъ мекунад. Тамос бо дастгоҳи электронӣ ин энергияро дар наносонияҳо мебарорад, ки шиддати ҷараёнро аз 10 ампер зиёд ба вуҷуд меорад.

Схемаҳои муҳофизати ESD диодҳои махсусро истифода мебаранд, ки барои рафъи ҷараёни разряд ба релсҳои замин танзим карда шудаанд. Ҳангоми кори муқаррарӣ, ин диодҳо{1}} баръакс ва ба занҷир ноаён мемонанд. Ҳодисаи ESD ба пеш-диодҳоро ғафс карда, роҳи муқовимати пасти-еро эҷод мекунад, ки ҷараёни харобиоварро аз IC-ҳои ҳассос дур мекунад.

Индуктивии паразитӣ ба самаранокии ҳифзи ESD ба таври ҷиддӣ таъсир мерасонад. Индуктивии пайгирӣ байни диод ва ҷузъи муҳофизатшуда ҳангоми тағирёбии босуръати ҷараён (V=L × di/dt) шиддати шиддатро ба вуҷуд меорад. Индуктивии пайгирии 5 нН, ки ба 10 А/нс дучор мешавад, хӯшаи 50В-потенсиали кофӣ ба вуҷуд меорад, ки ҷузъи муҳофизатшавандаро вайрон кунад. Кам кардани ин индуктсия тавассути масири мустақим ва канорагирӣ аз гузаргоҳҳо дар роҳи разряд муҳофизатро ба ҳадди аксар мерасонад.

Схемаҳои муҳофизатӣ дар батареяҳои литий-

Фаҳмиданибатареяи литий-ион чисттехнология пеш аз санҷиши талаботи муҳофизат муҳим аст. Батареяи литий- як дастгоҳи нигаҳдории дубораи барқ ​​​​мебошад, ки тавассути ҳаракати ионҳои литий дар байни электродҳои мусбат ва манфӣ дар давраи пуркунӣ ва холӣ қувваи барқ ​​тавлид мекунад. Ин батареяҳо аз сабаби зичии баланди энергия ва мӯҳлати тӯлонии онҳо дар электроникаи сайёр ва мошинҳои электрикӣ инқилоб карданд. Бо вуҷуди ин, муҳофизати батареяи литий{4}} як барномаи махсусест, ки дар он нокомии схема хатари сӯхтор ва таркишро дорад. Ин ҳуҷайраҳои электрохимиявӣ дар тирезаҳои танги шиддат ва ҷорӣ кор мекунанд{6}}одатан 2,5-4,2В дар як ҳуҷайра бо суръати максималии разряди 1-3С.

Архитектураи ҳифзи батареяи IC

Схемаи маъмулии муҳофизати ионҳои литий- се ҷузъи калидиро муттаҳид мекунад: IC муҳофизатӣ, ду MOSFET-и N-канал ва муқовимати ҳисси ҷорӣ. IC муҳофизатӣ пайваста шиддати ҳуҷайраро тавассути пайвасти мустақим ба терминалҳои мусбат ва манфӣ назорат мекунад. Барои андозагирии ҷорӣ, он шиддатро дар гузаргоҳи MOSFET -бо истифода аз муқовимати FETs ба- ҳамчун унсури ҳассос, ба ҷои илова кардани резистори дискретӣ намуна мегирад.

Оилаи DW01 IC-ҳои ба таври васеъ ҷойгиршуда--ҳимояи якҳуҷайраро намояндагӣ мекунад. Ин дастгоҳҳо чаҳор ҳолати хатогиро назорат мекунанд:

Муҳофизати аз ҳад зиёд: Вақте ки шиддати ҳуҷайра аз 4,25-4,35 В зиёд мешавад, фаъол мешавад (вобаста ба вариант), заряди MOSFET-ро мекушояд ва ба разряд тавассути диоди бадан имкон медиҳад.

Муҳофизати аз ҳад зиёд: Дар 2,3-2,5В триггерҳо, MOSFET-ро мекушояд, то разряди амиқро пешгирӣ кунад, ки сохтори дохилии ҳуҷайраро ба таври доимӣ вайрон мекунад.

Ҷараёни аз ҳад зиёди разряд: Пастшавии шиддатро дар гузаргоҳи MOSFET назорат мекунад. Вақте ки ҷараён пастшавии 150-200 мВро ба вуҷуд меорад (вобаста ба интихоби FET ба 3-8 ампер мувофиқ аст), муҳофизат дар давоми 8-20 мс кор мекунад.

Расми кӯтоҳ: Фурӯпошии босуръати шиддатро муайян мекунад, ки кӯтоҳии мустақимро нишон медиҳад ва дар давоми 20-100 микросония ҷудо мешавад.

Схемаи муҳофизат як мушкилии ҷолибро оғоз мекунад. Ҳангоми бори аввал пайваст кардани ячейка, схема баъзан баромади -падидаеро, ки аз ҳолати муҳофизатии пешфарзии IC бармеояд, фаъол намекунад. Ҳалли он ё пайваст кардани пуркунандаи барқро барои сигнали кори бехатар талаб мекунад ё лаҳзае кӯтоҳ кардани терминалҳои баромад барои гузаштан аз ҳолати қулф-.

Идоракунии батареяи бисёр-ҳуҷайра

Бастаҳои батарея бо ҳуҷайраҳои силсила-пайваст ба муҳофизати мураккабтар ниёз доранд. Ҳуҷайраҳои инфиродӣ дар як қатор ногузир фарқияти ночизи иқтидорро аз сабаби тағирёбии истеҳсолот нишон медиҳанд. Ҳангоми пур кардани барқ-ҳуҷайраҳои иқтидори баландтари барқ ​​​​пурра мешаванд, дар ҳоле ки ҳуҷайраҳои заифтар қабули ҷараёнро идома медиҳанд, ки ин боиси аз ҳад зиёди элементҳои заифтар мегардад.

Системаҳои пешрафтаи идоракунии батарея (BMS) инро тавассути мувозинати ҳуҷайраҳои фаъол ё ғайрифаъол ҳал мекунанд. Мувозинати ғайрифаъол энергияи зиёдатиро аз ҳуҷайраҳои пурра тавассути резисторҳо пароканда мекунад ва шиддатро дар сатр баробар мекунад. Мувозинати фаъол энергияро байни ҳуҷайраҳо бо истифода аз конденсаторҳо ё индукторҳо интиқол медиҳад, самаранокиро беҳтар мекунад, аммо мураккабӣ ва хароҷотро афзоиш медиҳад.

IC-ҳои муҳофизати дуввум қабати эҳтиётиро ҳангоми нокомии муҳофизати аввалия таъмин мекунанд. Дар барномаҳое, ба монанди асбобҳои барқӣ ё велосипедҳои электронӣ, ки дар он батареяҳо шароити вазнин доранд, муҳофизати қабати ду- хатари нокомиро коҳиш медиҳад. Агар схемаи асосии муҳофизат аз сабаби нокомии ҷузъҳо ё хатогиҳои нармафзор кор накунад, схемаи дуюмдараҷа шиддат ва ҷараёнро мустақилона назорат карда, кори бефосила-бехатариро таъмин мекунад.

Мониторинги ҳарорат муҳофизати барқро дар батареяҳои литий- пурра мекунад. Термисторҳо, ки бар зидди ҷисмҳои ҳуҷайра насб карда шудаанд, гармии ғайримуқаррариро муайян мекунанд. Вақте ки ҳарорат аз 60{5}}70 дараҷа зиёд мешавад, BMS ҷараёни барқро/разрядро кам мекунад ё бастаро комилан ҷудо мекунад. Ҳолате, ки муқовимати дохилӣ-бо ҳарорат зиёд мешавад ва гармии бештар дар як ҳалқаи бозгашти мусбат-хатари асосии бехатариро дар технологияи литий-ион ба вуҷуд меорад.

Мулоҳизаҳои тарҳрезии схемаи муҳофизатӣ

Иҷрои самараноки схемаи муҳофизат мувозинати омилҳои сершумори рақобаткунандаро талаб мекунад.

Муомилоти интихоби ҷузъ-

Диодҳои TVS созишҳои умумии тарроҳиро нишон медиҳанд. Дастгоҳҳое, ки шиддати фишори паст доранд, муҳофизати беҳтари ҷузъҳоро таъмин мекунанд, аммо иқтидори баландтар-аксаран 200- 500 pF дар як диод нишон медиҳанд. Ин иқтидор хатҳои баландсуръати сигналро бор мекунад, ки маҷрои маҷроро маҳдуд мекунад ва эҳтимолан мушкилоти якпорчагии сигналро дар интерфейсҳои USB 3.0 ё HDMI, ки бо суръати маълумоти бисёр гигабит кор мекунанд, ба вуҷуд меорад.

Вариантҳои баландтари шиддати TVS иқтидорро то 10-50 pF кам карда, сифати сигналро нигоҳ медоранд, вале дар шиддатҳое, ки метавонанд ба ҷузъҳои поёноб фишор оваранд. Тарроҳон бояд таҳаммулпазирии шиддати занҷири муҳофизатшуда ва талаботҳои сигналро барои интихоби дастгоҳҳои оптималӣ таҳлил кунанд.

Интихоби MOSFET барои ҳифзи батарея ба муқовимати пасти-(RDS(фаъол)) афзалият медиҳад, то талафоти нерӯро ҳангоми кори муқаррарӣ кам кунад. 0,1Ω FET, ки 3 ампер гузаронад, 0,9 Вт-ро ҳамчун гармӣ дар -батареяҳои маҳдуди фазо-ба таври назаррас пароканда мекунад. Паст кардани RDS(фаъол) то 0,02Ω диссипатсияро то 0,18 Вт коҳиш медиҳад, самаранокиро беҳтар мекунад ва фишори гармиро коҳиш медиҳад.

Аммо, FET-ҳои муқовимати камтар маъмулан иқтидори дарвозаи баландтарро нишон медиҳанд, ки ҷараёни бештари дискро аз IC муҳофизатӣ талаб мекунанд. Онҳо инчунин арзиши бештар доранд. Мувозинати самаранокӣ, арзиш ва маҳдудиятҳои гармӣ тасмимҳои интихоби FET-ро ба вуҷуд меорад.

Талаботи вақти вокуниш

Схемаҳои муҳофизатӣ бояд зудтар аз он ки ҷузъҳо ноком шаванд, ҷавоб диҳанд. Ҳарорати пайванди кремний дар давоми ҳодисаҳои аз ҳад зиёд дар як миллисония тақрибан 1 дараҷа баланд мешавад. Транзистор бо ҳарорати максималии 150 дараҷа, ки дар муҳити 25 дараҷа кор мекунад, 125 дараҷа маржа дорад. Дар суръати 1 дараҷа / мс, нокомӣ дар 125 миллисония рух медиҳад.

Калтаккунакҳои гармидиҳӣ{0}}барои ба кор андохтани 200% ҷараёнҳои изофӣ одатан 50-200 миллисонияро талаб мекунанд - барои ҳифзи нимноқилҳо эҳтимолан нокифоя аст. Рамзкунакҳои электронӣ дар 1-10 миллисония ҷавоб медиҳанд, ки маржаи бехатариро таъмин мекунанд. Муҳофизати ESD бояд дар наносонияҳо кор кунад, зеро тамоми ҳодисаи разряд дар 100-200 наносония анҷом меёбад.

Ҳамоҳангсозӣ ва интихобӣ

Системаҳои дорои қабатҳои сершумори муҳофизатӣ барои таъмини пайдарпайии дурусти кор ҳамоҳангиро талаб мекунанд. Смартфони дорои схемаи муҳофизати батареяи литий-, муҳофизати USB-порти ESD ва муҳофизаткунандаи ивазшаванда дар роҳи пуркунии барқро баррасӣ кунед.

Ҳангоми хатогии пуркунии барқ, ки боиси ҷараёни аз ҳад зиёд мегардад, аввалин схемаи муҳофизати батарея бояд фаъол шавад ва муҳофизаткунанда барои хатогиҳои шадидтар нигоҳ дошта шавад. Агар IC-и муҳофизатӣ кушода нашавад, муҳофизаткунанда нусхаи эҳтиётиро таъмин мекунад. Диодҳои ESD рӯйдодҳои муваққатиро идора мекунанд, ки схемаҳои дигар ба кофӣ зуд ҷавоб дода наметавонанд. Ҳар як унсури муҳофизатӣ як навъи хатои мушаххасро дар ҷадвали муайян ҳадаф қарор дода, муҳофизати амиқро эҷод мекунад.

Барномаҳои саноатӣ ва автомобилӣ

Муҳитҳои саноатӣ схемаҳоро ба шароити сахти электрикӣ дучор мекунанд. Гузаронидани муҳаррикҳо шиддати шиддати 500-1,000Вро ба вуҷуд меорад. Таҷҳизоти кафшерӣ садои басомади баландро дар хатҳои таъминот ворид мекунад. Раъду барқ ​​метавонад садҳо вольтро ба ноқилҳои назоратӣ тавассути индуксияи майдони магнитӣ пайваст кунад.

Муҳофизати микросхемаҳои саноатӣ дар як вақт якчанд стратегияҳоро истифода мебарад. Таҷҳизоти муҳофизаткунандаи шиддат дар нуқтаҳои даромадгоҳи хидматрасонӣ интиқоли берунаро маҳкам мекунанд. Схемаҳои инфиродӣ сӯзанкунакҳоеро истифода мебаранд, ки барои навъи сарбории мушаххаси мотор-сӯхторҳои номбаршуда ба ҷараёнҳои 6-10 маротиба ҷараён доранд, дар ҳоле ки рахнакунакҳои стандартӣ халал мерасонанд.

Барномаҳои автомобилӣ бо мушкилоти беназире рӯбарӯ мешаванд, ки аз ҷониби ISO 7637 ва ISO 16750 мушаххас карда шудаанд. Муваффақияти партовҳои боркаш ба 100-150 В мерасад ва садҳо миллисонияҳо боқӣ мемонанд. Ҳангоми кашидани 400-800 ампер шиддати батареяро ба 3-6 В коҳиш медиҳад. Оғози ҷаҳиш метавонад қутби баръаксро дар 14-16В татбиқ кунад.

Схемаҳои муҳофизати автомобилӣ диодҳои TVS-ро барои интиқоли зуд, схемаҳои ломбард барои шиддати устувор ва диодҳои полярии баръакс-ҳама дар доираи маҳдудиятҳои муҳити зист аз -40 дараҷа то +125 дараҷа ва муқовимат ба ларзиш то 30G муттаҳид мекунанд.

Технологияҳои пайдоиши муҳофизат

Гузариш ба мошинҳои барқӣ ва системаҳои энергияи барқароршаванда навовариҳои муҳофизатиро пеш мебарад. Нимноқилҳои барқии SiC (карбиди кремний) ва GaN (нитриди галлий) нисбат ба дастгоҳҳои анъанавии кремний дар шиддат ва басомадҳои коммутатсионӣ баландтар кор мекунанд. Ин маводҳои фарох-ба сабаби кунҷҳои зуд ивазшаванда (5-20 В/нс) ва ҳассосият ба шиддати изофии дарвоза ба муҳофизати махсус ниёз доранд.

Системаҳои муҳофизати интеллектуалӣ қобилиятҳои муоширатро муттаҳид мекунанд. Рақамкунаки саноатӣ бо системаи идоракунии бино, шиддати гузоришдиҳӣ, ҷараён, омили нерӯ ва масрафи энергия муошират мекунад. Таҳлилҳои пешгӯишаванда шароитҳои таҳқиромезро муайян мекунанд-ба мисли тадриҷан зиёд шудани ҷараёни ихроҷ-пеш аз он ки онҳо боиси нокомӣ шаванд.

Калидвожаҳои сахти{0}} контактҳои механикиро бо истифода аз MOSFET ё IGBT барои гузариш комилан нест мекунанд. Ин дастгоҳҳо дар микросонияҳо вокуниш нишон медиҳанд ва ҳеҷ гуна таназзули тамосро аз камон эҳсос намекунанд. Ба замимаҳои ҷорӣ марказҳои додаҳо, ки эътимоднокии баландро талаб мекунанд ва ҳавопаймоҳоро дар бар мегиранд, ки коҳиши вазн арзиши баландро асоснок мекунад.

Қатъкунандагони схемаи камон аломати электрикии садои ҷараён-басомади баланд-ро, ки хоси ионизатсияи ҳаво аст, муайян мекунанд. Ин дастгоҳҳо сӯхторро пешгирӣ мекунанд, ки дар натиҷаи ноқилҳои вайроншуда рух медиҳанд, ки ҷараён аз ҳадди муқаррарии шикаста боқӣ мемонад, аммо камон барои оташ задани изолятсия гармии кофӣ тавлид мекунад.

Санҷиш ва тасдиқи схемаи муҳофизатӣ

Санҷиши кори схемаи муҳофизат таҷҳизоти махсуси санҷиширо талаб мекунад. Ҳангоми ченкунии аксуламали схема профилҳои ҷараён ё шиддати барномарезишударо пайгирӣ мекунанд. Барои санҷиши ESD, генераторҳо разрядҳои калибршударо мувофиқи IEC 61000-4-2 мушаххасот истеҳсол мекунанд - маъмулан разряди тамос 2-8 кВ ва разряди ҳаво 2-15 кВ.

Занҷирҳои муҳофизати батарея дар ҳарорати аз ҳад зиёд сикли пуркунӣ/разрядро мегузаранд. Протоколҳои санҷиш кори дурустро дар шиддатҳои муайян тафтиш мекунанд, ки сафарҳои муҳофизати IC-ро дар доираи таҳаммулпазирии муқарраршуда тасдиқ мекунанд. Санҷиши ноқилҳои кӯтоҳ- кӯтоҳҳои мурдаро тавассути схемаи муҳофизатӣ татбиқ мекунад ва тасдиқ мекунад, ки MOSFET-ҳо пеш аз рух додани осеб ҷудо мешаванд.

Санҷиши гармӣ баландшавии ҳарорати ҷузъҳоро дар шароити хато муайян мекунад. Камераҳои инфрасурх нуқтаҳои гармро муайян мекунанд, ки майдони нокифояи мис ё пайвасти гармии заифи ҷузъҳоро нишон медиҳанд. Муқовиматҳои муҳофизатӣ бояд паҳншавии пурраи сарбориро бидуни баланд шудани ҳарорати муқарраршуда идора кунанд, ки таҳлили гармиро дар марҳилаи аввали тарҳрезӣ талаб мекунад.

Саволҳои зуд-зуд додашаванда

Чӣ тавр ман метавонам донам, ки оё дастгоҳи ман схемаҳои муҳофизатӣ дорад?

Аксарияти электроникаи муосир баъзе муҳофизатро дар бар мегиранд. Дастгоҳҳои аз батарея{1}}таъминшаванда ҳамеша ҳадди аққал муҳофизати асосиро дар бар мегиранд. Ҷустуҷӯи PCB-ҳои хурде, ки ба терминалҳои батарея пайваст карда шудаанд-дар онҳо одатан IC ва MOSFET-ҳои муҳофизатӣ доранд. Маҳсулоти истеъмолӣ, ки аз ҷониби сертификатсияи UL ё CE тасдиқ шудааст, вобаста ба барнома намудҳои муайяни муҳофизатро талаб мекунанд.

Оё схемаҳои муҳофизатӣ аз кор баромада метавонанд?

Бале, схемаҳои муҳофизатӣ метавонанд ноком шаванд, гарчанде-системаҳои хуб тарҳрезишуда изофагиро дар бар мегиранд. Компонентҳо метавонанд ба ҷои ноқилҳои кушодаи ноқилҳои кушода-диодҳои TVS ва MOSFETҳо одатан кӯтоҳ ноком шаванд ва ба ҷои он ки схемаҳоро бемуҳофизат кунанд, каме муҳофизатро нигоҳ медоранд. Ин ҳолати нокомӣ мефаҳмонад, ки чаро қабатҳои муҳофизатии дуюмдараҷа дар барномаҳои муҳим вуҷуд доранд.

Фарқи байни муҳофизати ибтидоӣ ва дуюмдараҷа чист?

Муҳофизати ибтидоӣ ба шароити муқаррарии хатогӣ ҷавоб медиҳад ва ба таври худкор барқарор мешавад. Муҳофизати дуюмдараҷа вақте фаъол мешавад, ки муҳофизати аввалия ноком мешавад, аксар вақт схемаро тавассути муҳофизаткунанда ё гузаргоҳи гармии аз нав танзимшаванда- ба таври доимӣ ҷудо мекунад. Ин равиши қабатӣ бехатариро ҳатто ҳангоми нокомии ҷузъҳо таъмин мекунад.

Оё ҳама батареяҳои литий- ба схемаҳои муҳофизат ниёз доранд?

Батареяҳои литий{0}}и танзимшаванда, ки дар тиҷорат фурӯхта мешаванд, бояд муҳофизатро дар бар гиранд. Ҳуҷайраҳои "хом" бидуни муҳофизат вуҷуд доранд, аммо бояд танҳо дар системаҳое истифода шаванд, ки схемаҳои муҳофизати беруна бехатариро таъмин мекунанд. Истифодаи ҳуҷайраҳои муҳофизатнашуда дар барномаҳо бидуни системаҳои дурусти идоракунии батарея хатари ҷиддии сӯхтор ва таркишро ба вуҷуд меорад.

Манбаъҳои маълумот:

Таҳлили бозори муҳофизати ноҳиявӣ - Тадқиқоти Straits, 2024

ISO 16750-2 Стандартҳои санҷиши электрикии автомобилӣ

Хусусиятҳои санҷиши IEC 61000-4-2 ESD

Ҳуҷҷатҳои техникии ҳифзи батареяи IC - ABLIC Inc., 2025

Қайдҳои барномаи TVS Diode - Дастгоҳҳои аналогӣ, 2021