Atualmente, estou desenvolvendo um produto que possui um relé SPDT simples que pode ser controlado por um operador. Para o usuário final, apenas os contatos comuns, normalmente abertos e normalmente fechados, estão disponíveis. O relé é acionado por circuitos em nosso dispositivo, que possui um diodo flyback adequado.
Recentemente, tivemos um problema com uma de nossas unidades de protótipo, em que um técnico conectou o relé diretamente a uma carga indutiva, sem qualquer tipo de supressão de tensão transitória, o que resultou em nossas comunicações sem fio sendo eliminadas devido a EMI e provavelmente também resultou em contato arqueando.
Depois de se certificar de que o problema era causado por um pico indutivo, ele foi rapidamente resolvido conectando um diodo flyback adequado à carga.
Enquanto nessa situação tínhamos controle sobre as cargas que estávamos conectando, isso me fez perceber que não posso confiar que nossos usuários finais instalarão dispositivos adequados de supressão de tensão transitória ao usar nosso produto com cargas indutivas, independentemente da quantidade de avisos e avisos. esquemas típicos de aplicativos que podemos oferecer.
Agora, obviamente, existem muitas soluções para spikes indutivos, mas o conjunto específico de situações em que esse dispositivo deve funcionar está dificultando a implementação do TVS:
1) O relé é um relé SPDT de uso geral classificado para 250VAC / 120VAC @ 10A ou 30VDC 8A. Isso significa que o circuito do TVS deve ser capaz de lidar com CA (rede elétrica ou não) e CC, e correntes de até 10A. Isso torna impossível encontrar um fusível PTC, já que a maioria não suporta tensão de rede, principalmente a 10A.
2) O dispositivo será instalado em locais onde será impossível substituir qualquer coisa, e a segurança é uma grande preocupação para nós. Se o cliente não instalar um fusível e o relé falhar em curto (o que é raro, mas pode acontecer), eles provavelmente nos culparão. Isso também significa que não posso usar MOVs, tubos de descarga de gás ou qualquer outro dispositivo TVS com vida útil limitada.
3) Qualquer dispositivo TVS nunca deve falhar em curto-circuito e, se o fizer, devo proteger a carga contra um curto assim.
Eu tentei uma simulação de uma rede de amortecedores RC, mas isso por si só não fará nada com cargas indutivas grandes o suficiente. Além disso, o uso de capacitores maiores significa mais perdas ao trabalhar com CA. Idealmente, 1nF daria impedância suficiente (acima de 1Mohm a 50 / 60Hz) para tornar as perdas insignificantes.
Aqui estão os resultados de uma simulação com uma grande carga indutiva. A alteração dos valores do resistor e do capacitor afeta apenas o tempo que as oscilações levam para se estabilizar e não o pico de tensão, o que certamente matará qualquer resistor ou capacitor ou arqueie os contatos.
Os zeners consecutivos, juntamente com uma rede de amortecedores RC, limitam efetivamente o pico de tensão, mas como eles precisam bloquear a tensão da rede, eles precisam bloquear mais do que aprox. 350V (pico de tensão de rede) até que eles comecem a conduzir, e eu temo que esse ainda seja um pico alto o suficiente para matar qualquer comunicação sem fio nas proximidades com EMI.
Então, eu sou completamente sem esperança nesta situação?
Existem outros dispositivos / técnicas de TVS que posso usar em tal situação? Em caso afirmativo, posso garantir que eles não falhem em curto ou, pelo menos, que poderei proteger contra um dispositivo TVS em curto?
Ou é apenas um amortecedor de RC realmente uma boa solução para este problema? Se sim, por quê? E como posso selecionar as peças apropriadas para isso?
Lembre-se de que não tenho acesso à carga real e não posso fazer nenhuma suposição sobre como um usuário pode conectar a carga.