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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Automotive Problem - Load Dump, Pulse 5


Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Halloechen,

Wir testen gerade eine Elektronik fuer den Automobilbereich und fallen 
immer wieder bei dem beruehmt beruechtigten Load Dump Test durch. Habe 
auch schon ein wenig rumgestoebert und fand folgenden Link:
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Nun sieht unsere Schaltung der dort vorgestellen sehr aehnlich und wir 
haben immer noch Probleme.

Statt der P6KE36A benutzen wir eine SM15T33A. Und die Diode ist eine 
S5G.

Hat vieleicht jemand noch ein paar Ideen?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Load Dump = Lastabwurf, richtig? Wo genau ist euer Problem? Kannst du 
das etwas erläutern?

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Sorry ...

Load Dump findet statt wenn das Auto laeuft und man den Pluspol der 
Batterie abzieht... Der Regler der Lichtmaschine braucht halt eine 
endliche Zeit um das zu erkennen und gegenzusteuern... waehrend dieser 
Zeit steigt die Spannung in weniger als 10ms so auf 80V - 90V ... es 
kann so bis 300ms dauern bis die Spannung wieder auf 12V 
herruntergeregelt ist...

Hoffe ich hab das jetzt richtig erklaert...

Autor: Glaskugel (Gast)
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Situation:

1. Es ist unklar welches Problem auf der Seite der fraglichen Schaltung 
besteht.

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Sorry der Tag fing schon total chaotisch an...

Es hat die Transildiode zerrissen... die Sicherung hat nicht 
ausgeloest... Der Techniker hat die falsche Sicherung verwendet.

Dann mal ne doofe Frage.

Kann man statt einer flinken Sicherung wie vorgeschlagen ein "Resettable 
Fuse" benutzen?
Oder kann man nicht was selber basteln. Spannung ueberwachen 
(Fensterkomparator) und dann eben einen High Side Switch oder FET 
ab/durchschalten...

Autor: MaWin (Gast)
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Das Schmelzintegral der Sicherung muss kleiner sein als das
Schmelintegral der Transzorb. Blöderweise ist hinterher trotzdem
ein Bauteil kaputt, eben die Sicherung statt der Transzorb und
dem dahinterliegenden Rest.

Aber, wenn ihr nicht viel Strom braucht, kann ein Vorwiderstad
statt der Sicherung schon ausreichen. Polyfuses sind i.A. nicht
schnell genug (sind ja thermisch träge), können aber ausreichen,
wenn ihr Kalt-Widerstand schon gross genug ist, um den Strom im
zulässigen Bereich für den Tranzorb zu halten.

Autor: Gerhard (Gast)
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Also im Avionikbereich (noch beschisseneres Bordnetz als Auto) wird da 
viel mit diskret aufgebauten Schaltreglern gemacht. Die werden dann auf 
einen sehr hohen Eingangsspannungsbereich ausgelegt, auch bei 100 Volt 
geht da noch nichts kaputt... Meistens wird da ein Komparator aus einem 
Zenerdioden-Netzteil versorgt, der dann den Schalttransistor steuert.

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Danke fuer die Antworten...

Leider ist der Strom relativ hoch, so zwischen 0 und 3A (ist ein LED 
Display und die Stromaufnahem haengt eben von der Anzahl 
ein/ausgeschalteter LEDs ab).

Falls moeglich wuerden wir gern ohne ein zu ersetzendes Bauteil 
auskommen.

Autor: T. Lasen (Gast)
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Die Schaltung wurde hier schon einige Male kritisiert. Sie entspricht 
nicht den Ansprüchen einer Automotive-Elektronik. Und das bei einem 
"Referenzdesign". Die Autoren sind sich aber zu stolz diese zu 
verbessern. Schade.

Hauptkritikpunkte waren:
Eine Sicherung schützt grundsätzlich nie einen Halbleiter. Immer nur 
Kabelbäume.

Die Klemmspannung der P6KE36A ist im Spannungsbereich 40V (Loaddump) 
nicht genau spezifiziert (49.9V).

Es gibt viele Designs die günstiger und besser sind.

Tim.

Autor: Anja (Gast)
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Daniel Duesentrieb schrieb:
> Hat vieleicht jemand noch ein paar Ideen?

Hallo,

es gibt verschiedene Strategieen gegen Load-Dump.
Erst mal wäre zu klären ob ihr einen Zentralschutz im Fahrzeug habt 
(dann wären 90V Meßpegel zu hoch eingestellt) oder nicht.

1)
Eine normale (1,5KW) Transzorb-Diode (oder ein kleiner Varistor) nützt 
nur etwas wenn bereits in der Lichtmaschine ein Zentralschutz vorhanden 
ist. Mit der Transzorbdiode wird dann nur noch eine kurze Spitze 
gekappt. Der maximale Spannungspegel ist dann so um die 40-60 V -> Du 
brauchst einen Spannungsregler der das aushält. Sinnvoll ist wenn alle 
Transzorb-Dioden von allen Steuergeräten etwa die gleiche Spannung 
haben. (Die Energie vom Load Dump sollte gleichmäßig auf alle 
Steuergeräte verteilt werden). Ohne Zentralschutz brauchst Du schon 
einen sehr dicken Varistor (so ab 25mm Scheibengröße) oder eine sehr 
dicke Transzorb (gabs früher auch mal).

Eine LDP24A mit 5KW ist schon sehr grenzwertig (funktioniert nur wenn 
der Leitungswiderstand zur Schaltung >1 Ohm ist).
http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/6116.pdf

2)
Spannungsregler schaltet bei Überspannung ab. Geht natürlich nur wenn 
ein kurzzeitiger Funktionsausfall zugelassen ist. Bei einer Anzeige sehe 
ich da kein Problem. Der Schalter in/vor dem Spannungsregler muß die 
Load-Dump Spannung aushalten.
Die AN zeigt das Prinzip. Das ganze geht sicher auch noch einfacher.
http://www.national.com/an/AN/AN-1533.pdf

3)
Endstufen mit niedriger Spannungsfestigkeit schalten bei Load-Dump ein.
-> die Energie wird in der Last (Lampen, Motoren, Relais) abgebaut. Die 
Endstufe muß für den entsprechenden Strom ausgelegt sein. Funktional 
darf die Last dann keine Gefährdung darstellen. Die Energie wird in den 
Lasten abgebaut.
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1058.pdf

Gruß Anja

Autor: f7kt14u9 (Gast)
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Es sollte erst einmal geklärt werden, welche Load-Dump-Spezifikation 
bestanden werden muss. Hier konnten sich die Automobilhersteller leider 
nicht auf eine gemeinsame Spezifikation einigen.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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irgendwann hatte der Techniker keine passende Sicherung mehr. Ich finde 
es aber sehr schlecht wenn bei jedem Überspannungsimpuls die Sicherung 
rausfliegt.

Wieso nicht klassisch mit Begrenzungswiderstand. Da es sich ja um kurze 
Impulse handelt muss man den Widerstand ja nicht auf eine 
Dauerüberspannung auslegen.

Autor: Nicht angemeldet (Gast)
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T. Lasen schrieb:
> Die Schaltung wurde hier schon einige Male kritisiert. Sie entspricht
> nicht den Ansprüchen einer Automotive-Elektronik.
> ...
> Es gibt viele Designs die günstiger und besser sind.

Die genannte Schaltung ist das erste, was man mit Google findet. Und 
nach meinen Recherchen habe ich auch keine Seite gefunden, die eine 
bessere Schaltung beschreibt.
Vielleicht sollte sich einfach mal jemand der davon Ahnung hat, 
hinsetzen und einen Artikel im Wiki schreiben, der hier im Forum 
allgemein als richtig angesehen wird.

Die vorherrschende Antwort hier, wenn jemand diesen Link postet ist: Das 
ist aber schlecht. Vielleicht noch, wie eben: Das ist aber schlecht, 
weil: ... Hilft aber leider niemandem, der sich mit dem Thema nicht 
detailliert auskennt.

Sorry fürs abschweifen, das musste aber mal raus.

Autor: oszi40 (Gast)
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Daniel Duesentrieb schrieb:
> Leider ist der Strom relativ hoch, so zwischen 0 und 3A

KLEINER Drahtwiderstand in Reihe könnte schlimmste Spitzen am Transzorb 
auf verträglichen Strom bergrenzen?

Autor: f7kt14u9 (Gast)
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Und solange hier nicht die Anforderungen geklärt sind und alle
sich lieber mit ungelegten Eiern beschäftigen, kann man auch nicht
helfen.

Ist irgendwie Foren-mäßig. Der eine fragt mit total ungeklärten 
Anforderungen, 20 Leute anworten irgendwas mehr oder weniger sinnfreies 
und irgendwann heißt es dann, es wäre ja ganz anders gemeint oder das 
Thema schweift total ab :-)

So auch in diesem Thread.

@Daniel Düsentrieb: Bitte bitte bitte. Wenn Du irgendwelche 
Qualifizierungen überstehen musst, dann musst Du uns schon schreiben, 
was genau Deine Anforderungen sind.
Ansonsten muss man eher sagen: Wer ein Gerät baut und es nicht schafft, 
seinen (wahrscheinlich bezahlten) Job zu erledigen, der sollte eher 
seine Kollegen fragen, als automotive-eher-Unwissende hier im Forum.

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Was denn nun f7kt14u9?
Soll ich nun die Anforderungen beschreiben oder das Ganze abhacken und 
davon ausgehen das hier nur Automotiveunwissende sind... Die Firma fuer 
die ich arbeite hat keine Ahnung vom Automotive Bereich.

Egal, nochmals die Anforderungen:
Ein Verbraucher ist vor einem Load Dump (Pulse 5) zu schuetzen. Der 
Verbraucher hat nominal 12V und einen Strom von bis zu 3A (dynamisch da 
es ein LED Display ist). Der Verbraucher haelt bis zu 40V 
EIngangsspannung aus.

Der Puls 5 hat eine Hoehe von 86.5V, Anstiegszeit <10ms, der Puls dauert 
ca. 200ms...

An allen anderen, vielen Dank, speziell an Anja.

Autor: f7kt14u9 (Gast)
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Genau. Da die Firma wohl keine Ahnung vom Automotive-Bereich hat
wäre es genau deswegen angebracht, sich vorher die notwendigen
Anforderungen einzuholen. Der Kunde hat hier die notwendigen
Prüfbedingungen in seinen Normen abgebildet.

Wenn wir zuerst einmal die Überspannungs-Anforderung bezüglich Puls 5
betrachten, dann gibt es z.B. die Unterscheidung zwischen Puls 5a und 
5b.

5b ist der (eigentlich übliche) geklemmte Load-Dump mit einer 
Spannungshöhe definitiv unter 40V. Die Spannung wird im Generator oder
Regler auf diese Spannung begrenzt.

Die Anforderung "Resistenz gegenüber Puls 5a" möchte ich daher 
hinterfragen, weil die eigentlich unüblich ist.

[Weitere Themen sind sonst noch Verpolschutz, Ruhestromaufnahme < 100µA, 
ESD-Festigkeit, usw.]

Autor: Om Pf (ompf)
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Daniel Duesentrieb schrieb:

> Statt der P6KE36A benutzen wir eine SM15T33A. Und die Diode ist eine
> S5G.

Welcher OEM will denn noch ungeklemmten Loaddump? Da fallen mir spontan 
nur Tata und Maruti ein.

Ich lege meine Schaltungen so aus, dass sie mit 40V betrieben werden 
können. Das hält eigentlich jeder AEC-Q100 - qualifizierte 
Spannungsregler aus. Dann kann man eine 36V-Diode nehmen (P6SMB36A), den 
Rest macht der Elko.

Schaffner/Teseq und EMtest fahren den clamped load dump mit dem 
Arbiträrgenerator, d.h. der Strom kommt aus einem Labornetzteil. Das 
schiebt dann auch beliebig nach, es findet keine Begrenzung der 
Pulsenergie statt.

Für den "richtigen" Loadump mit 86V aus der Kondensatorbatterie ("bsssst 
- piep -bummm") brauchst Du diese großen Dioden im Ganzmetallgehäuse. 
Die sind dann aber bedrahtet und erfordern Wellenlöten. Oder halt PMOS 
und Komparator, aber das ist genauso teuer.


Wenn beim Loaddump eine Sicherung auslöst, ist die Schaltung 
unbrauchbar. Es wird immer Funktionszustand C gefordert, d.h. der Fehler 
muss nach dem Puls von selber wieder weggehen.


Patrick

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Vielen Dank fuer all die konstruktiven Kommentare...

Danke nochmals...

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