如何選擇汽車電力線極性保護(hù)二極管？

 汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是保護(hù)電子部件——如控制單元、傳感器和娛樂系統(tǒng)——不受出現(xiàn)在電力在線的具有破壞性的反向電壓、電壓瞬變、靜電放電 (ESD) 及噪聲的干擾。整流器是用于汽車電子電力線保護(hù)的理想解決方案，對這些應(yīng)用有若干重要參數(shù)需要考慮，包括正向電流、重復(fù)反向電壓、正向浪涌電流和熔融速度。

汽車電子設(shè)備測試條件和應(yīng)用中的參數(shù)

用于極性保護(hù)的基本電路如圖 1 所示。電路 (A) 只提供極性保護(hù)，而電路 (B) 除了提供極性保護(hù)以外還提供負(fù)載突降抑制。

下文內(nèi)容是對在為汽車應(yīng)用選擇電力線極性保護(hù)二極管時(shí)需要考慮的主要參數(shù)的定義。

最大重復(fù)反向電壓(VRRM)

最大重復(fù)反向電壓是二極管在反向偏壓模式中能夠承受的最大電壓。在反向偏壓模式中，流過二極管的漏電流會(huì)在二極管結(jié)中產(chǎn)生熱量并導(dǎo)致熱失控。模擬該條件的測試包括美國的 ISO-7637-2 pulse 1 和 3a 以及日本的 JASO D001-94 標(biāo)準(zhǔn) type B 和 E.Each，這些測試的峰電壓如下表所示。

按照上面的測試條件，用于電力線保護(hù)的二極管的 VRRM 對 12V 電力線應(yīng)當(dāng)為 300 V - 400V，對 24V 電力線應(yīng)當(dāng)為 600V。

正向電流(IF(AV))

產(chǎn)品介紹中規(guī)定的正向電流通常是指在封裝的熱限條件下，二極管在正向偏壓狀態(tài)中能夠承受的最大平均正向電流。此參數(shù)與工作中電路的電流消耗有關(guān)。

正向電流能力會(huì)隨二極管的結(jié)溫而變化，如圖 2 所示。其他相關(guān)參數(shù)包括熱阻(以 RqJC、RqJA、RqJL 和 RqJM 等符號(hào)表示)。

正向浪涌電流(IFSM)

產(chǎn)品介紹中規(guī)定的正向浪涌電流是指二極管在規(guī)定時(shí)間和脈沖條件范圍內(nèi)在正向偏壓狀態(tài)中能夠承受的最大峰電流。此額定值受二極管熱容量的限制。

正向浪涌電流規(guī)格與兩個(gè)主要操作有關(guān)，ISO-16750-2 和 JASO D001-94 汽車標(biāo)準(zhǔn)包含模擬這兩個(gè)操作的測試。第一個(gè)操作是保護(hù)電路不受負(fù)載突降條件期間發(fā)生的高電流的干擾。模擬第二個(gè)操作的測試是 ISO-7637-2 Pulse 2a 和 3b，這兩個(gè)測試分別由 50 ms 和 100 ms 脈沖寬度與2 Ω 和 50 Ω 線路阻抗組成。與負(fù)載突降測試條件下的正向浪涌電流相比，這是一個(gè)相對較小的能量值。

負(fù)載突降抑制的模擬測試包括 ISO-16750-2 測試 A 和 B、JASO 標(biāo)準(zhǔn) type A 和 D 等其他測試。

在此情形中，高浪涌電流流過極性保護(hù)二極管，而且要求足夠高的正向浪涌能力來避免故障發(fā)生?？梢允褂孟旅娴墓絹砉烙?jì)負(fù)載突降抑制測試中的浪涌電流值：

Ipeak = ( Vpeak – VFd - Vclamping) / (Ri + Rzd)

Vpeak：浪涌電壓

Vclamping：箝位電壓

VFd：極性保護(hù)二極管的正向壓降

Ri：線路阻抗

Rzd：箝位組件的電阻

靜電放電(ESD)

靜電放電會(huì)影響車載電子模塊的工作穩(wěn)定性和使用壽命期間的可靠性。

ISO-10605 和 JASO 標(biāo)準(zhǔn) 5.8 規(guī)定了針對該參數(shù)的測試條件。

非重復(fù)雪崩能量(EAS)

二極管的非重復(fù)雪崩能量是指二極管為了防止電路受到來自電機(jī)和螺線管的感應(yīng)瞬態(tài)反沖電壓或者感應(yīng)高反向電壓的沖擊，在偏壓狀態(tài)中能夠吸收的最大能量。目前還沒有針對該參數(shù)的汽車標(biāo)準(zhǔn)。

針對汽車電子系統(tǒng)和部件的溫度條件

JASO 根據(jù)汽車電子系統(tǒng)和部件的位置(如行李箱、發(fā)動(dòng)機(jī)和其他地方)將其工作溫度范圍規(guī)定為 – 40oC 至 + 100oC。

在設(shè)計(jì)用于汽車的電子單元時(shí)，要考慮保護(hù)電子單元不受來自感應(yīng)單元的穿透或感應(yīng)瞬態(tài)能量以及反向電連接的沖擊。瞬態(tài)能量是由火花塞和驅(qū)動(dòng)雨刷、制動(dòng)器、門鎖和其他部件的電機(jī)產(chǎn)生的。另外還要考慮來自人和汽車內(nèi)飾的靜電放電。