Презентация с оценкой защиты накопившейся энергии_revAYas

1. Вопрос по защите индуктивности

Описание:
• Плата полностью покрыта компаундом;
• Трансформатор неповреждаемый
по 8.3 ГОСТ 31610.11
• Внутри платы энергия может накопиться на
емкостях и обмотках трансформатора;
• Наружу энергия не может выйти через:
1) входную колодку (в зоне V1);
2) через разъем подключения сенсоров (Зона V6);
Наружу энергия может выйти через:
1) через разъем подключения ЖКИ (Зона V5).
• Энергия на емкости CзоныV2 защищена Rs_жки
+ R315 = 332,6 Ом.
Вопрос:
• Энергия запасенная на первичной
обмотке трансформатора Т1 равна:
• E= ½ × L × Ii² = ½ × 5,76е-3 × 0,3² = 259,2 мкДж;
• Допуск для IIC: 40 мкДж.
Зона V1
Зона V5
Зона V2
R303
15,8к
R304
15,8к
R305
100
R306
100
R307
100
R311
15,8к
R312
15,8к
R312
15,8к
R312
15,8к
R315
300
Rзащ>330Ом
CзоныV2
Rs_жки +
R315 =
332,6 Ом
Источник
питания
Rs_жки =
32,6 Ом
R201
1M
R231
Rb
Pi=1W
Ui=30V
Ii=300mA
Зона V3
10,5к
R239
DC
• Так как трансформатор неповреждаемый, то
необходимо ли защищать разъем ЖКИ в случае worse
case в зоне V2 от попадания накопленной энергии на
обмотке трансформатора?
• Если имеется необходимость защищать , то
правильно ли представлена наша оценка на ниже
приведённых слайдах?
Плата ЖКИ
Плата основная
T1
Зона
V4
Rжки
Зона
V6
6,51В
Rs_Ацп
86,6к
364,9 Ом
2,56 < L < 5,76 мГн
2,58 Ом < R < 3,30 Ом
Красным цветом выделены источники накопленной энергии
Фиолетовым защитные элементы.
Po = 0,03 W
Uo = 6,51 V
Io = 17,8 mA

2. Оценка обмотки трансформатора

Зона V1
Rs_жки +
R315 =
332,6 Ом
DC
Вывод:
Защита достаточная
Зона V5
Зона V2
Описание:
• Наихудший случай, выбранный при оценке
первичной обмотки показан на рисунке;
• В момент подачи тока в первичную обмотку один
конец обмотки замыкается на землю, другой на
защитные неповреждаемые резисторы.
Оценка энергии на разъеме платы ЖКИ:
Источник
питания
1 способ (через эквивалентную емкость):
Энергия накопленная на обмотке равна
E= 259,2 мкДж.
Rb
Рассчитаем емкость на которой может
накопиться такое же значение энергии:
Pi=1W
E= ½ × C × Ui² >> C = 2 × E / Ui² = 0,57 мкФ
Ui=30V
Ii=300mA
Защитное сопротивление на разъеме ЖКИ равно:
Rз = Rs_жки + R315 = 332,6 Ом.
Продлеваем таблицу А.3 ГОСТ 31610.11-2014
до 332,6 Ом, получаем:
- Коэффициент уменьшения Kpro = 0,0005146,
- Эквивалентную емкость Cэф=С × Kpro = 0,000296 мкФ,
- Допустимая емкость 0,066 мкФ;
Плата ЖКИ
Плата основная
R303
15,8к
R304
15,8к
R305
100
R306
100
R307
100
R311
15,8к
R312
15,8к
R312
15,8к
R312
15,8к
R315
300
Rs_жки =
32,6 Ом
R201
1M
R231
Зона V3
10,5к
T1
R239
86,6к
I=0,3A
2,56 < L < 5,76 мГн
2,58 Ом < R < 3,30 Ом
6,51В
Зона
V4
Rжки
Зона
V6
Rs_Ацп
364,9 Ом
Po = 0,03 W
Uo = 6,51 V
Io = 17,8 mA

3. Оценка обмотки трансформатора

Оценка энергии на разъеме платы ЖКИ:
2 способ (через моделирование в LTspice):
Модель описывает индуктивность первичной обмотки.
R1 и R2 соответствуют защитным резисторам разъема
ЖКИ.
Рассчитана энергия переходного процесса
освобождающаяся на R3 при размыкании
безынерционного ключа. (the worst case)
Энергия переходного процесса E(L) равна разности
всей энергии E∑и постоянной составляющей Econst.
Расчеты Ltspice показывают:
E∑ равна: «energy:
INTEG(v(n005,n011)*i(r3))=8.32622e-05 FROM
0.0110002 TO 0.0111»;
Econst равна:» energy1:
INTEG(v(n005,n011)*i(r3))=6.75131e-05 FROM
0.0120002 TO 0.0121»;
E(L) = 83,3-67,5 = 15,8 мкДж
Вывод:
Защита достаточная
Ключ
E(L)
E∑
Econst

4. Вопрос от эксперта

Принципиальную схему, краткое
описание работы блока формирования
напряжения на первичной обмотке;
спецификации на ЖКИ и на элементы,
обозначенные на схеме.
С микроконтроллера по линии
«sns_pwr_clk» передается частота
f=460кГц. Через буферы DD401.1 и
DD401.2 передаётся на первичную
обмотку трансформатора. Для
согласования напряжения с выхода
контроллера применяется levelshifter
DD402.
Поз.
Радиодеталь
C401 C0805 10 мкФ 10 В ±10 % X7R -55 125
C402 C0402 0,1 мкФ 50 В ±10 % X7R -55 125
C405 C0402 0,047 мкФ 50 В ±10 % X7R -55 125
ВОМ на компоненты драйвера
Примечание
AVX,0805ZC106KAT2A;Kemet,C0805C106K8RAC;Yageo,CC0805KKX7R6BB106;Murata,GRM21BR7
1A106K;TDK,C2012X7R1A106K125AB;
AVX,04025C104KAT2A;Yageo,CC0402KRX7R9BB104;Murata,GRM155R71H104K;TDK,C1005X7R1H
104K050BB
Yageo,CC0402KRX7R9BB473;AVX,04025C473KAT2A;TDK,C1005X7R1H473K050BB;Murata,GRM15
5R71H473K
MICRO 12-BIT ADC with internal bandgap Vref, 256KB Flash,
ST Microelectronics,STM32L431CCU6
QFN-48, 77.DD021.0001
DD401 1.65V to 5.5V Dual Schmitt trigger Inverter NL27WZ14 SOT23-6 ON SEMI, NL27WZ14DBVT1G;TI,SN74LVC2G14DBV*;
DD402 1.65V to 5.5V Dual-Bit Dual-Supply Level shifter VSSOP-8
Texas Instruments,SN74LVC2T45DCU;NEXPERIA,74LVC2T45DC
TV401 Transformer 12.5385.300.05
DD301

5. Вопрос от эксперта

ВОМ на на ЖКИ
Поз. Радиодеталь
C101 С0402 0,1 мкФ 50 В ±10 % X7R -55 125
C102 С0402 0,1 мкФ 50 В ±10 % X7R -55 125
C103 C0805 1 мкФ 50 В ±10 % X7R -55 125
C104 C0805 1 мкФ 50 В ±10 % X7R -55 125
C105 C0603 1000 пФ 50 В ±10 % X7R -55 125
C106 C0603 1000 пФ 50 В ±10 % X7R -55 125
DA101 CMOS Linear Regulator 3V 200mA TSOT23-5
DD101 1.65V to 5.5V Dual-Bit Dual-Supply Level shifter VSSOP-8
DD102 1.65V to 5.5V Dual-Bit Dual-Supply Level shifter VSSOP-8
HG101 LCD Display THT 77.HG001.0002
R101 R0805 24,9 Ом ±1 % 125 мВт ThickFilm 100 ppm
R102 R0805 24,9 Ом ±1 % 125 мВт ThickFilm 100 ppm
R103 R0603 0 ±5 % 100 мВт ThickFilm 400 ppm
R104 R0603 0 ±5 % 100 мВт ThickFilm 400 ppm
R105 R0805 464 Ом ±1 % 125 мВт ThickFilm 100 ppm
R106 R0603 0 ±5 % 100 мВт ThickFilm 400 ppm
R107 R0603 0 ±5 % 100 мВт ThickFilm 400 ppm
SB101 Sealed Tact Switch 50 мА 32 В -40?C to 85?C IP67 SMD
SB102 Sealed Tact Switch 50 мА 32 В -40?C to 85?C IP67 SMD
SB103 Sealed Tact Switch 50 мА 32 В -40?C to 85?C IP67 SMD
VD101 Zener Diode 6.2V 3W DO-214AA 77.VD001.5008
VD102 Zener Diode 6.2V 3W DO-214AA 77.VD001.5008
VD103 Zener Diode 6.2V 3W DO-214AA 77.VD001.5008
VD104 Zener Diode 6.2V 3W DO-214AA 77.VD001.5008
XP101 FTSH-105-04-L-DV 77.XP014.0001
XP102 FTSH-105-04-L-DV 77.XP014.0001
XP103 FTSH-105-04-L-DV 77.XP014.0001
XP104 FTSH-105-04-L-DV 77.XP014.0001
Примечание
AVX,04025C104KAT2A;Yageo,CC0402KRX7R9BB104;Murata,GRM155R71H104K;TDK,C1005X7R1H104K050BB
AVX,04025C104KAT2A;Yageo,CC0402KRX7R9BB104;Murata,GRM155R71H104K;TDK,C1005X7R1H104K050BB
AVX,08055C105KAT2A;Kemet,C0805C105K5RAC;Yageo,CC0805KKX7R9BB105;Murata,GRM21BR71H105K;
AVX,08055C105KAT2A;Kemet,C0805C105K5RAC;Yageo,CC0805KKX7R9BB105;Murata,GRM21BR71H105K;
Vishay,VJ0603Y102KXAAT;Murata,GRM188R71H102KA93D;Kemet,C0603C102K5RAC;AVX,06035C102KAT2A
Vishay,VJ0603Y102KXAAT;Murata,GRM188R71H102KA93D;Kemet,C0603C102K5RAC;AVX,06035C102KAT2A
Analog Devices,ADP151AUJZ-3.0-*
Texas Instruments,SN74LVC2T45DCU;NEXPERIA,74LVC2T45DC
Texas Instruments,SN74LVC2T45DCU;NEXPERIA,74LVC2T45DC
Zision International Limited,UP-S165ATILWW-G;
Yageo,RC0805FR-0724R9L;Vishay,CRCW080524R9FKEA;KOA,RK73H2ATTD24R9F;Bourns,CR0805-FX-24R9ELF;
Yageo,RC0805FR-0724R9L;Vishay,CRCW080524R9FKEA;KOA,RK73H2ATTD24R9F;Bourns,CR0805-FX-24R9ELF;
Vishay,CRCW06030000Z0EAHP;Yageo,RC0603JR-070RL;Bourns,CR0603-J/-000ELF
Vishay,CRCW06030000Z0EAHP;Yageo,RC0603JR-070RL;Bourns,CR0603-J/-000ELF
Yageo,RC0805FR-07464RL;Vishay,CRCW0805464RFK;KOA,RK73H2ATTD4640F;Bourns,CR0805-FX-4640ELF;
Vishay,CRCW06030000Z0EAHP;Yageo,RC0603JR-070RL;Bourns,CR0603-J/-000ELF
Vishay,CRCW06030000Z0EAHP;Yageo,RC0603JR-070RL;Bourns,CR0603-J/-000ELF
C&K, KSC701JLFS;
C&K, KSC701JLFS;
C&K, KSC701JLFS;
ON Semi,1SMB5920BT3G;ON Semi,SZ1SMB5920BT3G
ON Semi,1SMB5920BT3G;ON Semi,SZ1SMB5920BT3G
ON Semi,1SMB5920BT3G;ON Semi,SZ1SMB5920BT3G
ON Semi,1SMB5920BT3G;ON Semi,SZ1SMB5920BT3G
Samtec,FTSH-105-04-L-DV
Samtec,FTSH-105-04-L-DV
Samtec,FTSH-105-04-L-DV
Samtec,FTSH-105-04-L-DV