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标题: 对车载电子系统电路保护的考量 [打印本页]

作者: 静电小强 时间: 2012-8-15 09:56 标题: 对车载电子系统电路保护的考量

　　新型车载信息娱乐系统和导航系统能提供更多的内容，让你体验到更高质量的音频和视频节目，并且改善了个人通信装置的连接性能。为了适应很高的数据传输速率，满足当前通信的要求，要对这种设备进行保护，避免因为顾客误用、危险性的环境和电源波动而造成损坏。

　　在信息娱乐系统中广泛使用了自复PPTC（聚合物正温度系数）器件，用它们保护精密的电子元件及周边设备。在自复功能不可取或不实际的应用系统中，通常使用片式表面贴装熔断器。

　　信息娱乐设备也容易因为过高的瞬变电压而损坏，其中包括它所在的工作环境及周边设备产生的静电放电（ESD）脉冲。通常使用ESD保护器件、金属氧化物变阻器（MOV）和齐纳二极管来保护汽车电子设备，例如天线、背光加热器、电池、按键、电路板上的印制线、CD/DVD播放器，数据线端口、硬盘驱动器以及输入/输出端口和触摸屏。

　　对于汽车电路保护器件在设计上的考虑

　　● PPTC过流/过热保护

　　广为流行的PPTC器件具有自复功能，可以把它装在汽车中便于接近的位置。它有很多种不同电气性能和尺寸的产品，便于实现各种精确的保护设计方案。而在选择PPTC器件时，主要考虑的问题是，器件的保持电流额定值要和设备在正常工作时的初级电流匹配。

　　● ESD保护器件

　　高速输入/输出端口要求使用电容小的ESD保护器件，尽量保持信号质量不会下降。选用的器件应当适合高速数据传输线路和无线电频率数据线路，能够经受无数次的ESD瞬变电压。要符合RoHS 和IEC61000-4-2的要求，电容要小、触发电压要低、响应时间要短，这些也是ESD保护器件的重要特性。

　　● 表面贴装熔断器

　　电流大、尺寸小的表面贴装熔断器有熔断快和慢的两种产品，它们的熔断特性都应当干净利落，整个熔断过程在封装里面进行。它们抑制电弧的特性应当良好，并且能够承受冲击和振动。

　　● 金属氧化物变阻器

　　金属氧化物变阻器（MOV）有各种直径和电压范围的产品。MOV器件可以流过很大的电流，能够吸收很大的能量，从而实现过压保护。在选择MOV时，主要根据钳位电压电平（受抑制的电压额定值）和响应时间。

　　直流电源端口的保护

　　汽车电源总线很“脏”，这是大家都知道的。汽车电源的额定值是12V，但是在正常工作时，会在8～16V的范围内变化。还有，电池的电流会超过100A，而且会因为继电器动作或者熔断器熔断而中断，因而在电源总线上产生很大的感应电压尖脉冲，电压会增大5倍以上。

　　汽车电源在运作过程中，会因为电池接错或者在双电池启动时接到电压高一倍（24V）的电池上而造成损坏。有一种情况称作“抛负载”，它可能会在电源总线上产生很高的电压。典型的第三方电源转换器会把它滤掉一些，但是泰科电子公司的测试表明，这些电源转换器抑制瞬变电压的能力变化很大。通常 USB接口充电的装置一般不是针对这种类型的电压波动而设计的，因而需要过压保护。

　　在车内充电的便携设备对过流和过压保护的需求越来越大，很多公司为此推出了新器件，泰科电子的新型PolyZen器件就是其一。这种器件与类似于齐纳二极管的保护器件一起使用时，具有协同保护的作用，能够承受功率非常高的故障情况。

　　如图2所示，微型PolyZen器件中包含一个稳定的齐纳二极管和一层非线性的电阻性PPTC层。齐纳二极管能够精密地对电压进行钳位，而电阻性的PPTC层会对二极管的发热或者过电流事件作出响应，从低电阻状态转变到高电阻状态。

　　对于电感性电压尖脉冲的钳位和平滑，PolyZen器件特别有效。在出现电感性尖脉冲时，齐纳二极管把电流旁路到地，直到电压降低到正常的工作范围。在供电电压出错的情况下，PolyZen器件对电压进行钳位，把过大的电流旁路到地，防止电源的错误造成影响。PolyZen器件的电压与电流响应特性比较平坦，有利于对输出电压进行钳位，即使输入电压和电源电流同时变化的情况下也能做到这点。

　　因为在汽车应用系统中电流有可能会很大，要很小心谨慎，保证有妥善的保护。对于选用的器件，要检查它的IFLT最大值和Vout峰值，确保器件能够提供所需要的保护能力。

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