如何選用合適的器件去保護(hù)我們的汽車電子電路

安全性在汽車設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。汽車并不便宜，因此有必要保護(hù)車主的投資。最重要的是，人們的生命受到威脅。這就是現(xiàn)代汽車制造商采用各種安全功能的原因，包括安全氣囊、穩(wěn)定性控制和輪胎壓力監(jiān)測(cè)。但是設(shè)計(jì)中的安全性超出了那些明顯的保護(hù)系統(tǒng)。安全性是汽車內(nèi)任何電子設(shè)備的核心設(shè)計(jì)考慮因素——無(wú)論大小。

無(wú)論是在引擎蓋下還是在機(jī)艙內(nèi)，當(dāng)今的先進(jìn)芯片組都極易受到固有惡劣汽車環(huán)境中常見的多種電氣危害的影響。典型的汽車電氣危害或瞬變包括雷電、靜電放電 (ESD) 和電力電子電路中的開關(guān)負(fù)載。

新型乘用車裝備的電子設(shè)備越來(lái)越多。而我們?nèi)匀惶?在汽車設(shè)計(jì)巨大轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)：車載信息娛樂系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)的 出現(xiàn)將在未來(lái)五年使得汽車上采用的微處理器數(shù)量翻番。這 自然會(huì)導(dǎo)致對(duì)電子設(shè)備保護(hù)方案需求的增大，尤其是在汽車 那樣的惡劣環(huán)境中。各種汽車電子設(shè)備，從內(nèi)置顯示到最新 的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，都容易成為各種險(xiǎn)情的攻擊對(duì)象，如開關(guān)負(fù)載 或瞬態(tài)電壓浪涌、靜電放電和產(chǎn)生極端高壓的其他事件。

現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，所有車載電子設(shè)備都要連接電池和 交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)是電氣瞬態(tài)的主要來(lái)源，其中最 糟的是拋負(fù)載。這種情況發(fā)生在電池已經(jīng)斷開而交流發(fā)電機(jī) 正在發(fā)電、其他負(fù)載還在交流發(fā)電機(jī)環(huán)路上時(shí)。如果置之不 理，電氣尖峰和瞬態(tài)將沿著電線傳遞，導(dǎo)致個(gè)別電子設(shè)備和 傳感器故障，或永久損壞汽車的電子系統(tǒng)。當(dāng)然，拋負(fù)載失控還會(huì)威脅車輛本身的安全性和可靠性。

負(fù)載突降的問題

在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，所有車載電子設(shè)備都連接到電池和交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)是電氣瞬變的主要來(lái)源——其中最嚴(yán)重的是負(fù)載突降。當(dāng)交流發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生電流并且其他負(fù)載仍然在交流發(fā)電機(jī)電路上時(shí)，已放電的電池?cái)嚅_連接，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。如果任其發(fā)展，電尖峰和瞬變將沿電力線傳輸，導(dǎo)致單個(gè)電子設(shè)備/傳感器發(fā)生故障或?qū)囕v電子系統(tǒng)造成永久性損壞。當(dāng)然，不受控制的負(fù)載突降會(huì)威脅到車輛的安全性和可靠性。

汽車負(fù)載突降保護(hù)

電路保護(hù)器件，包括瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管和壓敏電阻，是保護(hù)敏感電子設(shè)備免受負(fù)載突降的最佳方式。TVS 二極管是硅雪崩器件，因其快速響應(yīng)時(shí)間(低鉗位電壓)和低泄漏電流而被選中，還因?yàn)樗鼈儧]有固有的磨損因素。壓敏電阻通常用作瞬態(tài)浪涌保護(hù)的一線解決方案。示例包括用于保護(hù)小型電子設(shè)備的超小型表面貼裝多層壓敏電阻 (MLV) 設(shè)備和用于保護(hù)小型機(jī)械、電源和組件的傳統(tǒng)中檔金屬氧化物壓敏電阻 (MOV)。

在大多數(shù)現(xiàn)代交流發(fā)電機(jī)中，通過(guò)在干擾源處添加限制 TVS 二極管來(lái)抑制或鉗制負(fù)載突降幅度。應(yīng)通過(guò)抑制(TVS 二極管)器件在內(nèi)部或源端子處抑制干擾瞬變。作為最佳實(shí)踐，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將 TVS 二極管放置在盡可能靠近源的位置。下面的示意圖顯示了 TVS 二極管就位以及受到負(fù)載突降保護(hù)的電路。

選擇針對(duì)汽車應(yīng)用的TVS二極管時(shí)，工程師應(yīng)查找通 過(guò)AEC-Q101認(rèn)證的產(chǎn)品，該產(chǎn)品適合高可靠性應(yīng)用并具有 適合汽車應(yīng)用的峰值脈沖功率耗散額定值。應(yīng)考慮用具有 高峰值脈沖功率耗散額定值(如5,000W (10/1000μs)或2,200W (10ms x 150ms))的TVS二極管為敏感電子系統(tǒng)提供甩負(fù)荷和 其他浪涌事件引起的瞬態(tài)電壓保護(hù)。選擇通過(guò)AEC-Q101認(rèn) 證的產(chǎn)品將保證它們兼容很多高溫汽車應(yīng)用。

用于防止交流發(fā)電機(jī)瞬變的其他電路保護(hù)解決方案涉及使用符合 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)的 MOV?？紤]以下示例：

· AUMOV 壓敏電阻可以以 Y 或 Delta 配置與交流發(fā)電機(jī)的繞組線圈連接，以鉗制瞬態(tài)。

· 使用 AUMOV 壓敏電阻保護(hù)車輛子系統(tǒng)(例如，安全氣囊、動(dòng)力系統(tǒng)、氣候控制)免受交流發(fā)電機(jī)瞬態(tài)的影響。將其用作瞬態(tài)浪涌的分流器，以保護(hù)直流電源線免受浪涌的影響。

· 為防止汽車?yán)^電器浪涌，請(qǐng)使用 AUMOV 壓敏電阻從繼電器磁場(chǎng)釋放的能量中吸收電弧能量。