Vozila so vse pogosteje opremljena z 48- in 12-voltnim električnim sistemom za učinkovitejše delovanje velikih ter malih porabnikov. Za zagotovitev varnega preklapljanja so v podjetju Vishay razvili zmogljivo ploščo z elektronsko varovalko z nizkimi izgubami.
Rutronik GmbH
Avtor: Edgar Schäfer
Z uvajanjem 48-voltnega električnega sistema vozil in 48-voltnega standarda pri polhibridnih vozilih je treba prenoviti tudi zaščito pred previsokimi tokovi ter kratkimi stiki. Za gašenje obloka, ki nastane ob preklopu zaščitnega releja, je pri sistemski napetosti 48 V potrebna večja razdalja med kontakti releja kot pri 12 V. To povzroči zakasnitev pri izklopu in hitrejšo obrabo kontaktov.
Navadne 48-voltne releje zato nadomeščajo elektronske varovalke, ki temeljijo na polprevodnikih in nimajo kontaktov, ki bi se zaradi preklapljanja obrabljali. To pomeni daljšo življenjsko dobo, ob tem pa tudi hitrejše preklapljanje, diagnostične funkcije in manjše tolerance za bistveno več varnosti.
V podjetju Vishay so zdaj razvili pametno elektronsko varovalko, ki lahko brez omejitev preklaplja tokove do 200 A pri napetosti 48 V. Največji dovoljeni tok je nastavljiv v območju od 1 do 200 A. Če je nastavljena vrednost presežena, se elektronska varovalka izklopi v manj kot 1 µs. V nasprotju s klasično taljivo varovalko je mogoče elektronsko varovalko ponastaviti, zato je po sprožitvi ni treba zamenjati.
Tudi pri toku 200 A njihova izgubna moč ne presega 14 W. To pomeni, da do temperature okolja 100 °C zadošča pasivno hlajenje. Aktivno hlajenje je potrebno le pri višjih temperaturah okolja.
Dvostopenjski vklop
Pametna elektronska varovalka ima dvostopenjski postopek vklopa. Najprej se izvede preverjanje kratkega stika. Pri tem se vklopi 13 µs dolg impulz na zaporedno vezanem uporu. Če je izhodna napetost nižja od deset odstotkov vhodne napetosti, naprava privzame, da je prišlo do kratkega stika in se elektronska varovalka znova izklopi. Če je izhodna napetost višja od kot deset odstotkov vhodne napetosti, sledi druga stopnja, predpolnjenje.
Da ob vklopu elektronske varovalke ne prihaja do prevelikih tokov zaradi kapacitivnosti v porabniku, se te napolnijo s preduporom, dokler izhodna napetost ne doseže 85 odstotkov vhodne napetosti. Ko je vrednost dosežena, se elektronska varovalka izklopi.
Glavni deli pametne elektronske varovalke
Srce pametne elektronske varovalke predstavlja 20 N-kanalnih tranzistorjev MOSFET tipa SQJQ160E podjetja Vishay. Izdelani so z najnovejšo tehnologijo TrenchFET 4. generacije, ki omogoča izredno majhno vrednost RDSon le 0,8 mΩ. Kot dvosmerni tranzistorji MOSFET preprečujejo povratni tok, ko je elektronska varovalka izklopljena. Imajo kompaktno ohišje PowerPAK 8x8L in zanesljivo delujejo v temperaturnem območju od –55 do 175 °C.
Zaradi velikega števila vzporedno povezanih tranzistorjev MOSFET s skupno vrednostjo RDSon le 0,3 mΩ je izgubna moč minimalna. Tranzistorji MOSFET se segrejejo za največ 65 °C nad temperaturo okolja.
Tokovni merilni upor Vishay WSLP3921L3000FEA zagotavlja natančno merjenje toka z minimalno izgubno močjo, kar zagotavlja zanesljiv izklop varovalke. Certifikat AEC-Q200 in 1-odstotna točnost pri upornosti 0,0003 Ω pomenita, da je element WSLP3921L3000FEA primeren za varnostno pomembne načine uporabe.
K večji varnosti prispeva tudi nadzor temperature plošče. Realiziran je s termistorjem NTC Vishay NTCS0805E3103JMT. Tudi ta ima certifikat AEC-Q200, njegova upornost pa znaša 10 kΩ s toleranco pet odstotkov.
Deli so na obojestransko opremljenem tiskanem vezju FR4 (samougasen – Flame Retardant) velikosti 125 x 60 mm. Pametno elektronsko varovalko je mogoče upravljati z upravljalnimi elementi na plošči in z zunanjim mikrokrmilnikom ali stikalom. Poraba plošče znaša 53 mA, ko je elektronska varovalka izklopljena, in 95 mA, ko je vklopljena.
S temi funkcijami je pametna elektronska varovalka podjetja Vishay nov prispevek na področju sodobnih konceptov stikalnih naprav in tako podpira razvoj v prihodnost usmerjenih vozil.
Rutronik GmbH,Podružnica v Ljubljani
Motnica 5, 1236 Trzin, Slovenia
E-pošta: rutronik_si@rutronik.com
Tel. +386 1 561 09-80
https://www.rutronik.com
