用一组充电电容器模拟汽车甩负荷?


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我一直在研究一种数据记录设备,该设备最终将进入我的私人交通工具。我已经对互连网进行了搜索,并构建了理论上应该是相当坚固的电源,该电源能够应对快速的瞬态和欠压以及虚假的负载突降。我的问题是,尽管...我想实际测试电源。

在先前我问过的有关电源部分设计的问题中,有人告诉我,模拟负载突降的“正确方法”是使用适当的专业测试设备。我很好奇,但是...是什么阻止我组装“足够接近”的东西?

我的想法很简单:使用低压直流电源,例如旧的PC电源。获取一个DC-DC转换器,以将12V提升至80V范围内的某个值。组装一组电容器,使我处于理论上的12V负载突降附近。据我所知,这在数百焦耳范围内。充电后,只需将其连接到设备的电池输入-不会连接到实际电源,以免我想潜在地拧紧该电源-并观察是否爆炸,如果不爆炸,则查看其是否正常工作然后。

这听起来像您听过的最愚蠢的主意吗?为了大致按预期工作,是否只需要进行大量计划和检查工作就好了吗?

Answers:


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当大负载(例如前灯)关闭时,汽车电气系统会发生负载突降。问题在于充电系统(主要是交流发电机)具有很大的电感,任何试图迅速降低电流消耗的尝试都会导致“感应突跳”,从而在12V总线上产生较大的电压尖峰。这种踢是与在点火系统中产生火花的现象相同,只是其表现形式不同。关键是,连接到12V总线的任何设备都必须能够承受这些偶发的100-200V电压尖峰而不会造成损坏。

由于甩负荷主要是一种感应现象,因此以这种方式进行模拟也可能会更容易。您实际上并不需要模拟实际汽车负载突降的全部能量。您只需要在设备的电源端子之间创建相同的电压波形即可。

甩负荷模拟器原理图

将较大的电感器(L1,大约为1H,可能是大型电源变压器的初级绕组)与设备串联(即,通过电感器将设备连接到电源)。这代表了汽车充电系统的电感。

在您的设备两端(与之并联)放置几μF的电容(C1);这代表了汽车布线的分布电容,并有助于限制甩负荷事件的上升时间。确保该电容器的额定电压为几百伏。

也将120Ω电阻(R1)与您的设备并联。这代表了汽车内的其他静态负载,并将为负载突降产生的峰值电压设置上限。(此电阻将消耗100 mA电流并耗散1.2W。)

现在,在设备上连接一个低值大功率电阻器(R2),与开关(SW1)串联。这表示将要“转储”的负载。电阻的阻值应使直流电流不超过电源的能力,并且您可以调整电阻的阻值以相对于电感的阻值改变电流,以消耗特定量的能量( 0.5×I 2 ×L)。例如,如果您的电感器为1H,电阻器为12Ω(@ 12W),则您将消耗1A的电流,存储的能量将为0.5焦耳。

闭合开关以对电感器“充电”,然后打开它-这是您模拟的负载突降事件。使用这些电阻器值,峰值电压将在100-120V的数量级。您可以使用电阻值的不同组合来模拟不同类型的事件。R1与R2之比大致确定尖峰的峰值电压(相对于电源电压)。向下缩放两个电阻器以模拟更高电流(更高能量)的事件。使电容器更小以获得更快的上升时间;1H和1µF在160Hz处产生谐振,这给您一个相当悠闲的1.5ms上升时间(1/4个周期)。例如,将C1更改为0.01µF将使您的上升时间约为150µs。


一个图表会很棒!
迈克尔·卡拉斯

确实,图表会很好。在连接“负载突降”电阻之前,一切都有意义。
Toby Lawrence

图表很有帮助-谢谢!您能否详细说明一下实际连接和断开负载突降电阻器如何产生与经典定义/负载突降数字相当的事件?
托比·劳伦斯

我在回答的开头和结尾添加了更多详细信息;希望有帮助。
戴夫·特威德

确实可以。。。我想说你的答案真是令人震惊。但是,对于以合适的价格找到合适的电感器,您有什么建议吗?0.5H及以上范围的所有产品似乎都在10美元以上。您提到了一种强大的力量……我想要什么规格?是否经常引用变压器的电感?
Toby Lawrence
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