Презентация с оценкой защиты накопившейся энергии

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