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对车载电子系统电路保护的考量

导读: 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。

  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:

  1、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。

  2、 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。

  3、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。

  4、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。

  5、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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