新一代汽车的电路保护方案

作者：时间：2011-11-03来源：网络收藏

功率电子应用在兴起

越来越多的传统机械功能正在升级到电子应用，如电动助力转向和电子停车系统。这些大功率、高温度应用对功率电子系统提出了更高的要求，当powerFET、电容、电阻或IC等功率器件由于长期暴露在苛刻环境下而发生故障时，有可能产生严重的热问题。

提高功率器件性能、使用散热更均匀的设计技术、采用新的散热材料是目前已经提出的用于增强热管理性能的一些解决方案。不过，设计工程师仍在很大程度上依赖二级保护来阻止因功率器件故障或腐蚀导致过热而产生的热失控。

最常用的方法是使用热熔丝/热切断(TCO)或热开关。这些器件都能向设计工程师提供交流和直流应用中宽泛和特定的温度激活特性，但在电路板组装过程中存在一些问题。因为越来越多的PCB只使用表面贴装器件(SMD)，而使用通孔器件需要专门的安装过程，进而带来额外的成本和复杂性。此外，标准器件可能无法提供汽车应用所需的耐用性和可靠性。而能够用于汽车环境的器件经过了完整的测试，以满足严格的冲击和振动规范要求，并提供合适的直流额定值。

泰科电子最近推出了一款适用于汽车应用的回流热保护(RTP)器件，这是一种可以切断电流的二级保护器件，有助于防止因功率器件故障和PCB走线过热而出现的损害。这种解决方案通常消除了对厚重散热器、冗余FET和继电器的需求。而这些需求广泛地存在于电子控制单元、HVAC、ABS、电动助力转向系统、DC/DC转换器和PTC加热器中。

如图4所示，当RTP器件靠近powerFET安装时，它能够追踪FET温度。当FET超过正常工作温度极限并出现过温情况时，RTP器件将激活，并断开电源线路。

图4：在缓慢的热失控情况下，RTP200器件会追踪powerFET温度，当温度达到200℃时，它就会断开电路。

使用工业标准的贴片和无铅回流焊设备可以快速方便地安装这种表面贴装器件，并且这种器件可以承受峰值温度远超过200℃的多次回流焊工艺。在实际应用中，当检测到温度超过200℃时，它就会切断电流。

为了在经过标准回流焊安装后还能在现场200℃温度时打开，RTP器件使用一次性电子激活工艺获得热敏特征。在实施激活程序之前，器件可以承受至少3次无铅回流焊而不打开。激活程序可以在系统加电时自动实施，也可以在制造后期的线路系统测试期间实施。

汽车联网

在“信息娱乐高速公路”的大方向下，两大清晰的趋势正在快速改变汽车设计的面貌：车载娱乐和无线连接。汽车制造商以及移动设备制造商敏锐地意识到消费者越来越高的要求：以家庭或办公室中使用的同样方法连接汽车内的数字设备。

今天的汽车已经变成了移动网络，集成各种特性和功能，包括嵌入式控制、移动媒体和无线选项。信息娱乐、远程信息处理、安全和电子控制等应用要求使用多种成熟的网络标准，如LIN、CAN、MOST、IDB-1394、FlexRay、byteflight、用于嵌入式控制的蓝牙等等。
蓝牙标准已经为能够与汽车及其系统交互的移动电子设备创建了新的市场机会，如蜂窝电话、MP3播放器和导航设备。保护通信接口免受静电放电(ESD)以及由天线和仪器的无线(RF)接口引起的其它电压浪涌损害是一个关键的设计问题。

图5显示了聚合物增强型齐纳二极管(PolyZen器件)如何保护蓝牙模块的电源输入端口。该器件提供集成式过流和过压电路保护功能，还使用了小电容聚合物ESD(PESD)器件，用于防止天线受到ESD浪涌而损坏。

图5：针对蓝牙模块的典型电路保护解决方案。