????造成車載電子設(shè)備損壞的外源性電氣故障主要有:來自電源的過電壓和極性反轉(zhuǎn)(拋負(fù)載,ISO7637);設(shè)備接口出現(xiàn)的短路/過載,過電流的同時(shí)常伴隨過熱;設(shè)備接口或人機(jī)界面出現(xiàn)的靜電損害(ESD)。下面逐一介紹這幾種電氣故障的特點(diǎn)和解決方案。
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圖1 瑞侃" title="瑞侃">瑞侃電路保護(hù)" title="電路保護(hù)">電路保護(hù)部門研發(fā)的器件幫助電路設(shè)計(jì)師滿足安全要求,保護(hù)娛樂、導(dǎo)航系統(tǒng)的各種電子設(shè)備。
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??? 汽車的電源系統(tǒng)遠(yuǎn)不是理想中的直流電源,有可能存在極大的電壓波動。ISO7637定義了5種來源不同的電壓波動波形或模式,全球性的大車廠根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況各自或聯(lián)合定義了略有不同的規(guī)范??傮w來說,都認(rèn)為存在較高電壓的正像或反向電壓瞬間波動是可能的、具有極大危害的,需要完善的防護(hù)設(shè)計(jì)。有些工程師常用單向二極管串聯(lián)防止極性反轉(zhuǎn),雖然簡單有效,但電壓降偏高;且不能防護(hù)電壓過高的電源故障。比較合理的設(shè)計(jì)是用單向鉗位齊納二極管并聯(lián)來抑制、防護(hù)電壓波動,由于過壓" title="過壓">過壓防護(hù)器件只能承受短時(shí)間、功率有限的電壓波動,因此還需要同時(shí)配以可恢復(fù)過電流保護(hù)器件防止鉗位齊納二極管受損。泰科電子" title="泰科電子">泰科電子瑞侃電路保護(hù)部門研發(fā)的PolyZen器件即是將這兩種器件合理地組合、封裝成一個(gè)器件,解決了兩者間的配合難題。
??? 隨著數(shù)據(jù)傳輸速率增加,電路日趨更小和更靈敏,對電路瞬態(tài)的保護(hù)就顯得越發(fā)重要。每當(dāng)連接和斷開便攜式器件,電路都會受到電壓/電流瞬變的影響。即插即用型的接口,如USB、IDB-1394等容易出現(xiàn)短路或過載的故障,如果沒有恰當(dāng)?shù)倪^流保護(hù),將造成難以預(yù)料的后果。因而在這些規(guī)范中明確說明需要采用可恢復(fù)的過流保護(hù)。泰科電子瑞侃電路保護(hù)部的PolySwitch系列器件通常用于防止 USB、IDB-1394電源線上出現(xiàn)過電流事件的良好選擇,特別是只有1或2個(gè)端口的場合下,具有非常好的性價(jià)比。
??? 這類端口還易受瞬態(tài)過電壓的影響而損壞,包括 ESD 脈沖。圖2 為使用了泰科電子瑞侃電路保護(hù)部門開發(fā)的 PESD 器件和 PolySwitch? PPTC 器件的電路保護(hù)典型設(shè)計(jì)圖。PolySwitch 器件幫助防止過電流。PESD 器件幫助靈敏電路遠(yuǎn)離 ESD 干擾,其電容極低,可用于對數(shù)據(jù)傳輸速率要求高的電路。 PESD 器件的低觸發(fā)鉗位電壓有助于保護(hù)下游靈敏電子元件。通常用于保護(hù)天線、I/O 端口、按鈕、GPS 元件和 RF/TV/無線調(diào)諧器等應(yīng)用裝置。
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圖2 使用了PESD 抑制器和 PolySwitch 過電流保護(hù)器件的 USB 2.0 電路保護(hù)典型設(shè)計(jì)圖。
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??? 泰科電子是世界上最大的無源元件制造商,在可靠的、有創(chuàng)造性的電路保護(hù)解決方案方面,它提供各種外形尺寸和安裝方式的產(chǎn)品。所有器件都符合適用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),可以使用大批量的電子組裝方法。以下是用于汽車電子電路防護(hù)的主要產(chǎn)品系列:
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PolySwitch過流/過熱保護(hù)器件
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??? 深受歡迎的PolySwitch器件具有自復(fù)功能,可以安裝在汽車中不易更換的位置,有各種電氣性能和尺寸的產(chǎn)品,便于精確地實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)設(shè)計(jì)。 PolySwitch器件可以用自動插裝電子裝配工藝組裝,進(jìn)行大批量生產(chǎn),可以用于現(xiàn)在和將來的車載電氣系統(tǒng)。
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PolyZen過壓過流一體保護(hù)組件
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??? 將參數(shù)匹配的PolySwitch器件和單向鉗位Zenar二極管合理分裝在一起,相互之間存在的良好的熱耦合保證了兩者保護(hù)的協(xié)同,具有自復(fù)能力的過壓、極性反轉(zhuǎn)及過流保護(hù)。PolyZen器件可以用自動表面貼裝" title="表面貼裝">表面貼裝工藝組裝,進(jìn)行大批量生產(chǎn),可以用于多數(shù)車載電子設(shè)備的電源防護(hù)。
PESD器件
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??? 泰科電子的PESD器件能夠保護(hù)敏感的電子系統(tǒng),防止靜電放電和電壓瞬變造成損壞。這種器件能夠承受上千次的靜電放電所產(chǎn)生的瞬變電壓,符合RoHS和IEC61000-4-2的要求,它的電容極小,觸發(fā)電壓低,響應(yīng)很快,適合于保護(hù)高速數(shù)據(jù)傳輸線及射頻數(shù)據(jù)線。
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表面貼裝熔斷器
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??? 泰科電子提供尺寸小、電流大的表面貼裝熔斷器,有快速熔斷和慢速熔斷的產(chǎn)品。熔斷器是在封裝外殼之內(nèi)熔斷的,因而保持干凈。這種器件可以用在溫度為125°C的情況,而且抑制電弧的特性優(yōu)異,抗沖擊、抗振性能也很好。
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ROV器件
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??? 泰科電子的ROV器件有各種不同直徑、壓敏電壓范圍很廣的產(chǎn)品,它們可以處理很大的電流,能夠吸收過壓,起到保護(hù)作用。這種器件的漏電小,也有利于改善電池放電速度。
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??? 不同的車載電子設(shè)備要求的防護(hù)等級有所不同。解決方案的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行,并且選擇合適的器件。好的設(shè)計(jì)不局限于看得見的成本差別,更應(yīng)當(dāng)看到好的保護(hù)減少了保修和返修的潛在成本,增加了客戶滿意度,對品牌的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于元件成本上的差異。