汽车电子之汽车电源防护解析

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1、汽车产品防浪涌保护 汽车电源专题 制作： JaLy/Liu 审核：CrazyHui 资料文件：SLSZT-AUTO-POWER-A1 产品符号表示 汽车电子EMC测试分类 汽车电子测试标准 瞬雷产品在汽车电子里的应用领域 瞬雷产品在汽车电子里的应用领域 导航信息娱乐系统 对有源天线、CAN-CAN总线、触摸屏 、USB端口、射频调谐器、I/O总线等 提供多种功能保护。过电流和过电压 保护器件可防止系统崩溃并增强设计 安全性。 驾驶位置旁的操控台 驾驶位置旁边的开关操控台使司机能控制 若干功能, 包括电动车窗、后视镜和电动门 锁。细小的表面贴装PPTC元件能够帮助 保护电路板上的线迹免受在电路短

2、路故障 引起的过热和冒烟所导致的损害。各种各 样包含PPTC元件保护印刷板线迹的设计 被引用到电动车窗马达、微型开关里的精 密碳膜、LED背光电路里的晶体管和后视 镜控制电路的小线迹。 电动车窗和电动天窗 采用PPTC元件可同时作为感应元件和开 关元件的作用，取代用于传统电动车窗和 电动天窗的感应电阻器、比较器、驱动器 和控制电路。PPTC元件可通过减少元件 数量和电线长度而节省成本。 汽车电子设备 TVS元件可保护汽车外围设备和可在车 内充电的便携式电子设备，使其免受 感应电压尖峰、电压瞬变及反向偏压 所引起的损坏。TVS元件可提供像齐纳 二极管一样的保护功能，并且可承受 汽车应用中可能出现

3、的大功率故障 瞬雷产品在汽车电子里的应用领域 汽车控制应用和多媒体汽车 将家庭与车辆连接起来的生活方式已 成为汽车工业中新出现的一种趋势。 连接消费电子设备并把它们迅速安装 在车辆中的能力正在推动一个标准的 全球接口的出现。在这种可热插拔的 汽车控制应用和多媒体汽车环境中， 显然存在着因消费者从有源端口插入 和拔出外围设备而导致的短路损坏， PPTC元件和ESD元件能有效地提供 保护。 H 桥 汽车电子产品必须进行保护，以防 止由于线路误接，电池过度放电， 或者安装新电池时的极性错误造成 的电源极性接反而产生的损坏。如 果没有保护，过高的热量可能使电 子模组或诸如电磁阀和马达等车辆 负载的故障

4、，导致不安全情况发生 。 液晶显示屏背光加热器 显示屏日渐融入汽车设计，如导航 系统、仪表显示屏以及视频和电视 屏幕。PPTC元件可防止LCD玻璃 背面的加热器元件出现热失控。控 制电路出现故障会引起PPTC元件 动作，并减少流经加热器元件的电 流。 瞬雷产品在汽车电子里的应用领域 汽车马达和中型直流电机 汽车电动马达过热可能损坏温度感应元 件，为了保护这些元件，可根据客 户应用要求特别设计订制PPTC系列 元件和过电压保护元件。 印刷电路板线迹 为了增加大量的功能和进行互连，同时使印刷 电路板的面积减小，铜线迹的宽度必须缩小。 然而，这些“黑匣子”控制模组现在正控制着大 量的大功率附件，例如

5、电动车窗、电动座椅调 节器、远程门锁控制，以及收音机和GPS天线 。为了防止这些纤细的印刷电路板线迹受到过 电流的损坏，可以采用PPTC的自复位元件。 汽车线束 由于车辆电气和电子内容的增加，汽 车线束的配线架构变得日趋势复杂。 利用像PPTC元件这样的无需驾驶者干 预的可复式电路保护，能够提供许多 可以分别或结合在一起使用的解决方 案。过电压保护元件如MOV元件也被 推荐使用。 直流点烟器与电源适配器 插在汽车点烟器电源插口的连接器通常包括 移动电话、未来的免提设备、其他电池供电 设备的充电电路。这些附件必须能够运行于 广泛的温度和充电条件以及恶劣的汽车环境 下。诸如 PPTC元件的典型的过

6、流保护结合 了充电输入的过电压保护功能，将有助于设 备满足严格的电气要求。一个TVS元件便能 用于抵御过电流和过电压故障所产生的损害 。 汽车电子的主要干扰源（EMS）： 1汽车内部的高压点火系统 2开关器件（继电器）- 无触点接通除外。 3感性负载（电机） 4电控系统 5负载电流的突变 6静电 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（ISO7637）介绍 模拟干扰系统（

7、ISO7637）介绍 测试要求器件选型 项目ISO 7637 Test Pulse 5a 12V system UA/B13.5V US87V87V87V87V80V(JASO标准 ) 87V Ri42220.80.5 td100ms50ms150ms400MS200ms400ms pulses10次10次10次10次10次10次 Current(A)21.7A43.5A43.5A43.5A100A174A SolutionSMDJ22APKA22APKA22A PKA26A PKL22APKR24APKS24A Application *备注：可以符合汽车电子要求的24V一分钟耐压测试。 测

8、试要求器件选型 项目ISO 7637 Test Pulse 5a 24V system UA/B27V US123V123V174V174V Ri4242 td350ms350ms350ms350MS pulses10次10次10次10次 Current(A)31A61.5A43.5A87A SolutionPKR36APKS36CAPKS36CA PKD36A PKT36CA Application 汽车产中选型-产品封装表 PKA/PKB PKCPKD PKLPKR PKSPKT 典型参考电路 项目PPTCRD1TVS 大电流场合-正常选型 小电流场合MSM0501-10欧大功 率电阻 1

9、N5408正常选型 常规测试： 1.ISO7637 5A测试。 2.12V系统中的24V一分钟耐压测试。 3.防反接测试。 *备注：由于汽车电子的测试标准中主要是承受时间过长，但长时间的加载 大电流，导致器件发热，容易失效，所以我们只有两种办法，一是保护器件 的功率。二是尽可能提高线路阻抗(当然这种方法在某些产品是上不允许的) 。 另外，我们的部份规格本身就可以符合电路的防反接测试。 重点器件讲解-TVS 瞬态抑制二级管(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS)简称TVS器件。 TVS的电气特性由P-N结面积，参杂浓度及晶片阻质决定的。其耐突波电流的 能力与其P-N结面积成

10、正比。 TVS 工作原理：瞬态抑制二极管是采用硅雪崩技术的器件,当它的两端经受瞬 间的高能量冲击时, TVS 能以极快的速 度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗, 以吸收一个瞬间大电流, 从而把它 的两端电压箝制在一个预定的数值上, 保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰 脉冲的冲击。正因为如此, TVS 可用于保护设备或电路免受静电与电感性负 载切换时产生的瞬变电压, 以及感应雷所产生的过电压。 TVS器件的主要电参数 1、 击穿电压VBR ：器件在发生击穿的区域内，在规定的试验电流IT下，测得器 件两端的电压称为击穿电压，在此区域内，二极管成为低阻抗的通路。 2、 最大反向脉冲峰值电流IPP

11、：在反向工作时，在规定的脉冲条件下，器件允 许通过的最大脉冲峰值电流。IPP与最大箝位电压VC(MAX)的乘积，就是瞬态 脉冲功率的最大值。 使用时应正确选取TVS，使额定瞬态脉冲功率PPR大于被 保护器件或线路可能出现的最大瞬态浪涌功率。 3、 最大反向工作电压VRWM：器件反向工作时，在规定的IR下，器件两端的电压 值称为最大反向工作电压VRWM。通常VRWM=（0.750.85）VBR。在这个电压下 ，器件的功率消耗很小。使用时，应使VRWM不低于被保护器件或线路的正常 工作电压。 TVS器件的主要电参数 4、 最大箝位电压VCmax ：在脉冲峰值电流Ipp 作用下器件两端的最大电压值称

12、 为最大箝位电压。使用时，应使 VC(max )不高于被保护器件的最大允许安全电 压。最大箝位电压与击穿电压之比称为箝为系数。 即：箝位系数=VC(max )/V(BR) 一般箝位系数为1.35左右。箝位系数越低，抑制水平越好。 5、 漏电流IR ： 当最大反向工作电压施加到TVS上时，TVS管有一个漏电流IR， 当TVS用于高速通讯电路时，这个漏电流是一个重要的参数。 6、 反向脉冲峰值功率PPR ：TVS的PPR取决于脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压 VCmax ，除此以外，还和脉冲波形、脉冲时间及环境温度有关， 当脉冲时间 Tp 一定时，PPR=K1K2VCmax Ipp 式中K1为功率

13、系数，K2为功率的温度 系数。 7、 电容CPP：TVS的电容由硅片的面积和偏置电压来决定，电容在零偏情况下， 随偏置电压的增加，该电容值呈下降趋势。电容的大小会影响TVS器件的响应 时间。（在电路系统中，尽量模拟电路的偏执电压和对应的频率，来测试电容 值的大小。测量电容时，采用开路归零和并联等效模式测试。） TVS选用原则 在选用TVS时，必须考虑电路的具体条件，一般应遵循以下原则： 直流或交流电路中的正常工作电压类型： _ 所需装置类型：单向双向正常工作电压（单位：伏特）：_ 最大瞬态电流（Ipp）：_ 最大箝位电压（Vc ）：_ 所需峰值反向浪涌额定功率：_ 产品安装类型（封装）：_ 工

14、作温度：_ TVS的应用范围：广泛可应用于计算机系统、通讯设备、直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表、防 雷器等。 TVS 在电路中的符号表示为： 单向： 双向： TVS 的截止电压（VRM）要大于电路的连续工作的最大 电压。 TVS的瞬态功率（IPP）要满足电路系统的要求，或测试 等级的要求。 TVS的寄生电容要满足电路的系统的要求，提供足够宽的 频率范围。 TVS 满足电路的封装要求。 TVS的特性曲线： TVS 的V-I 特性曲线：TVS的VC 特性曲线 TVS： IPP测试波形 特性曲线： 典型应用： 典型应用： 技术支援及产品验证 中国制造一直被国外看作是劣质品的象征，产品如果不经 过任何的测试就推向市场，让广大客户来进行验证，这将意味 着我们将失去这批客户。瞬雷电子是中国制造，但拒绝做中国 制造的劣质品。 瞬雷电子在上海，深圳，北京拥有三个客户应用级的测试 实验室，可以免费为客户解决从前期的产品方案测试，方案改 进，方案再次验证所有能力，并配备专业的工程师为你提供专 业的指导和技术支援。三地实验室均可以完成ISO7637 5A测试 感谢您选用瞬雷的产品 ！ 祝您工作愉快！ 平安健康！ END. THKS！