秀的男人(斯威特曼)金,威世半导体,Inc .莫尔文,宾夕法尼亚州,美国
汽车设计的主要挑战是保护电子设备,如控制单元、传感器、和娱乐系统——反对破坏激增,电压瞬变,防静电,噪声存在电源线。瞬态电压抑制(电视)是理想的汽车电子解决方案保护和为这些应用程序有几个重要的参数,包括额定功率,对峙电压、击穿电压、最大击穿电压。下面是这些参数的定义。
额定功率
电视的额定功率是它surge-absorbing能力在特定测试或应用程序的条件下。10μs / 1000的工业标准测试条件μs脉冲形式(贝尔1089规范。[1])如图1所示。这个测试条件不同于电视瞬变电压吸收能力测试条件8μs / 20μs脉冲形式,如图2所示。
击穿电压(VBR)
击穿电压的电压设备进入雪崩击穿,并以指定的当前数据表。
最大击穿电压
(VC钳位电压)
钳位电压出现在电视在指定的峰值脉冲电流评级。电视的击穿电压测量在一个非常低电流,如马马1或10,这是不同于实际的雪崩电压应用条件。因此,半导体生产指定的典型或最大击穿电压大电流。
对峙电压(VWM):工作僵局反向电压
对峙电压显示电视不击穿时的最大电压,并在电路保护装置的一个重要参数,不会在正常情况下操作。在汽车应用,汽车电子的一些监管是由“启动保护。“这个条件供应24 V直流在10分钟内12 V型电子,36 V直流在10分钟内24 v型电子产品没有损坏或故障的电路。因此,电压的对峙是电视的关键参数之一的汽车电子产品。
汽车的主要保护电源线(负载转储)
汽车电子产品,如电子控制单元、传感器、和娱乐系统,连接到一个电源。这些电子产品的电源是电池和发电机,这两个输出电压不稳定,受温度、操作状态和其他条件。另外,防静电,噪音,和几种瞬态浪涌电压引入电源和信号线使用电磁负荷的汽车系统,如燃油喷射、阀、电机、电气、和水解控制器。
负载转储是什么?
最严重的冲击电压的实例生成当电池断开发动机运行时,发电机是当前电力线路的车辆提供。这种情况被称为“负载转储”和大多数汽车制造商和行业协会指定最大电压、线路阻抗,和时间负载转储状态,如图5所示。源阻抗负载转储是高于正常的瞬态测试只因为电池断开,交流发电机,其内部线圈就像一个限流电阻,是采购的权力。
下面的一般考虑发电机在负荷动态行为的转储申请:
交流发电机的内部阻力,对于负载转储,主要是交流发电机转速和励磁电流的函数。
b)内部电阻R我负载转储测试脉冲发生器应获得以下关系:
R我=(10倍笔名X N行为)/
(0.8 X我额定X 12000分钟1)
在哪里
U笔名是指定的交流发电机的电压;
N行为指定的电流在6000分钟的交流发电机的速度吗1(按照ISO 8854);
我额定是实际的交流发电机的速度,在互惠的分钟。
两个著名的测试模拟这种情况:美国iso - 7637 - 2脉冲5和日本JASO a - 1 14-V动力系统和JASO d 1 27-V动力系统。在这一节中,我们审查的电视应用程序负载在14-V动力系统转储。
规范和转储负载测试的结果
美国iso - 7637 - 2脉冲5和日本JASO 14-V a - 1测试动力系统模拟在表格1中。
一些汽车制造商应用不同的负载条件转储测试基于iso - 7637 - 2脉冲5。的峰值夹电流负载转储电视将估计以下方程:
计算峰值钳位电流:
我页= (V在- - - - - - VC)⁄R我
在哪里
我页是钳位电流峰值
V在输入电压是
VC是钳位电压
R我是线路阻抗
威世的电流和电压波形的SM5S24A iso - 87 V和7637 - 2测试,13.5 V V棉絮。,0.75欧姆国际扶轮和400毫秒脉冲宽度如图7所示。
在图7 b夹负载电压和电流转储电视不及格的iso - 87 V和7637 - 2测试,13.5 V V棉絮。,0.5欧姆国际扶轮400毫秒脉冲宽度,因为设备是over-dissipated。钳位电压降到接近零,和当前通过设备增加到最大允许线路阻抗。
威世的最大夹紧能力负荷转储电视的iso - 7637 - 2脉冲5和13.5 V V测试条件棉絮和400毫秒脉冲宽度如图7所示。以防止故障的发生,如图7所示b,重要的是要尊重最大额定值的电视。
防止负向的电源电压瞬变和逆转
有两种负载转储为汽车电子的主要保护电视:外延和non-epitaxial。两个产品组在反向偏压模式有相似的操作故障特征。所不同的是,外延电视低正向电压降(VF)特征模式,和non-epitaxial电视VF在相同条件下相对较高。这个特点是重要的反向电压提供给电力线路。大多数CMOS集成电路和大规模集成电路有很可怜的反向电压的能力。
盖茨在反向电压mosfet也弱,在V - 1或更低。在反向功率输入模式下,输电线路的电压是一样的电视VF的电压。这种反向偏压模式导致电子电路故障。低正向电压降的EPI PAR电视是一个很好的解决这个问题。保护电路不受扭转电源输入的另一种方法是利用一个极性保护整流器电力线路,如图8所示。极性保护整流器应该有足够的正向电流评级,和转发激增和反向电压能力。
二次保护汽车电源线
保护电路在汽车系统的主要目标是高的浪涌电压,但夹电压仍然很高。二次保护尤为重要在24 - V动力系统,如发现卡车和货车。主要原因是最大输入电压对大多数监管者和dc-to-dc转换器ICs汽车应用程序45 V 60 V。对于这类应用程序,使用二次保护,如图9所示,建议。
增加电阻R在电力线路降低了瞬变电流,使较小的额定功率电视作为二级保护。当前微处理器的要求和逻辑电路在马马电子单位是150年到300年,12 V电池的最小输出电压是7.2 V至-18°C,或14.4 V 24 V电池在同样的条件下。24 V电池在上述条件下,300 - ma负载的电源电压8.4 V R = 20Ω,和11.4 V R = 10Ω的最低电压14.4 V(电池电压24 V - 18°C)。
Vl= (V最小值⁄(V最小值⁄我l)×(V最小值⁄我l)- R)
在哪里
Vl是电压加载
V最小值最小输入电压
我l是负载电流
R是电阻的值
额定功率的R =我2R
这个电源电压高于最低输入电压对大多数电压调节器和DC / DC转换器芯片,避免错误的操作低压电路的输入。
在安全性和可靠性问题是重要的考虑在汽车系统中,它们超出了本文的范围。
结论
在本文中,我们描述了所有瞬态及其模式能破坏汽车电子系统。我们已经讨论电视的重要参数,并证明了适当的规范,这些设备可以保护电路免受所有瞬变和负载转储的条件。
引用
[1]贝尔1089年,https://www.scte.org
[2]ISO / dis - 7637 - 2004 - 2.3公路车辆-电子干扰传导和耦合——第2部分。电快速瞬变传导沿着供应链。www.iso.ch
[3]JASO D 001 - 94日本汽车标准,http://www.jsae.or.jp
[4]ES-XW7T-1A278——交流分量和子系统电磁兼容性,全球需求和测试过程,福特汽车公司,http://www.fordemc.com
[5]IEC 61000-4-5国际标准电磁兼容性(EMC) - 4 - 5部分:试验和测量技术,增加免疫测试。www.iec.ch
关于作者
秀的男人(斯威特曼)金在YoungNam大学学习电子工程在韩国,为威世通用半导体工作现场应用工程和产品营销应用整流器和电视设备自1987年以来。