OBU ETC的汽車電子拋負載解決方案

 

 

ETCdeqianzhuangxianzaijinluomiguzaishejizhuangjizhong
，danshiduichezaidianzidediancijianrongwentikunraohenduogongchengshi，qichexitongdegongdianlaiyuanyufadianjihexudianchi，xingzoudeqichedegongdianyouhenduoshunbianzhuangkuangfasheng，zhexieduifuzaidouyouhuimingxiandeyingxiang
，jutileibiekeyizhaxunxiabiao（表1）。它們可以從許多不同的來源產生，從普通的靜電放電到斷開電池。

 

 

所以汽車電子的信息娛樂
、照明

、駕駛火車、車身或底盤/安全組的設計工程師需要考慮電路保護來對付這些瞬變。提供適當的電路保護有助於確保安全。也有助於降低製造商的保修和服務相關成本。

 

ISO國際標準化組織很早都有相關的測試標準
，這就要求汽車電子係統設計工程師應了解國際標準化組織（ISO）所提出的要求。

 

ISO 16750適用於道路車輛
，包括環境條件和電氣和電子設備的測試。在2010發行
，由技術委員會ISO/TC 22取代ISO 7637拋負載等16750-2（脈衝5A和5B部分）。ISO 16750-2進一步修訂發布2012年。

 

 

ISO 16750-2標準適用於道路車輛電力電子係統/組件（表2）。它描述了潛在的環境電氣壓力，並指定了特定的安裝位置/在道路車輛上的測試和要求。

 

在4.6款對拋負載保護的需要
，“在電源電壓的不連續性
，”小節4.6.4 load dump中描述。當發電機傳送電流的負荷突然斷開時發生負載突降（圖1）。在汽車電子產品中，這適用於在由發電機充電時故意或故障斷開蓄電池。

 

 

如果交流發電機在交流發電機電路上剩餘的負載產生充電電流，則可能發生這種情況。圖2為電壓浪湧的模擬由旋轉的發電機當電池或其他重要負載突然斷開的波形和參數。

 

 

在表3中，我們可以看到瞬態電壓可以高達202 V，並可能需要多達400MS衰減。

 

考慮到串聯電阻可以在1至2Ω，浪湧電流可超過50A持續350毫秒的時間，設計工程師需要特別考慮過壓的時間。

 

ISO標準規定10個脈衝間隔一分鍾的重複測試，我們需要設計負載保護解決方案來維持當前的電壓不斷電維持工作。

 

 

汽車電子設計者可以用幾種方式解決電路保護問題。

 

shouxian，youyigekaiguanjiejuefangan。zaizheli
，dianyuankenengshishejigeiwomenyigekuanshurufanweifeitongbujiangyakongzhiqi，zhejiangtigongqichedianyuanpaofuzaibaohu。tatongguoqieduanshurudianyuandaokongzhiqihuodianzizixitong，zaizhidingdemaichongchixushijianqijian，fangzhifuzaitujiangshuntai。ranhouzhongxinlianjie，dangtiaojianhuifuzhengchangshi
，yougudingdeyanchi。raner，zhezhongjiejuefanganyouyidingdejuxianxing。shurucaozuofanweishiyizhideyexugaoda75 V

，在高於這個電壓處設計開路，對一些不能重啟的設備是不被允許的。其他類似的解決方案也會需要更多的分立元件和PCB布局。

 

另一種解決方案是分流方案。在保護汽車電子子係統的基本方法中，在負載的的輸入電源電壓並聯半導體瞬態抑製器件TVS。TVS的反應速度快，選擇適當的電壓參數和功率，可以有效的對抗拋負載。

 

 

這對於半導體TVS 也是一個難題
，常規的TVS器件都在5000W 以下功率
，對於汽車拋負載的電性條件需要支持高達60多A的電流持續350-400MS的高電壓衝擊
，而且需要測試10次（間隔1分鍾），就需要設計更高功率
，更利於散熱的汽車用的TVS器件。按照TVS的曲線參數圖，在通過電流不斷增大的情況下，可以保持比較穩定的電壓輸出

，確保後端電路的電力供應。

 

 

汽車電子設計工程師在負載突降保護電路通常使用1500W或的3000WTVS二極管器件。但是，考慮到汽車中日益增多的電子係統，這種負載保護對於當前的使用條件是否足夠可靠？

 

至少，汽車設計師需要實現短路保護，符合ISO 16750-2 AEC-Q101標準和整體模塊可靠性。

 

對於當前的發電機很多采用了輸出電壓限幅措施，12V係統主機廠要求汽車實驗室對部分產品要求5B的降檔測試，也許低功率可以滿足一些要求，但對整機的可靠性還是需要斟酌。

 

在今天的電子係統中，設計者可以通過超出這些標準要求獲得更好的保證以避免昂貴的保修、修理和其他費用。基本電路保護功能應包括解決方案，提供一個非常低的鉗位電壓，發熱穩定
，滿足rohs reach要求。

 

 

上(shang)圖(tu)中(zhong)的(de)紅(hong)圈(quan)中(zhong)數(shu)據(ju)沒(mei)有(you)固(gu)定(ding)，讓(rang)很(hen)多(duo)工(gong)程(cheng)師(shi)不(bu)知(zhi)道(dao)如(ru)何(he)選(xuan)擇(ze)測(ce)試(shi)
，這(zhe)裏(li)也(ye)有(you)基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)，高(gao)電(dian)壓(ya)對(dui)應(ying)高(gao)電(dian)阻(zu)
，低(di)電(dian)壓(ya)對(dui)應(ying)低(di)電(dian)阻(zu)，當(dang)然(ran)目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)車(che)廠(chang)都(dou)已(yi)經(jing)慢(man)慢(man)積(ji)累(lei)了(le)自(zi)己(ji)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)數(shu)據(ju)，有(you)自(zi)己(ji)的(de)指(zhi)標(biao)
，上(shang)海(hai)雷(lei)卯(mao)電(dian)子(zi)也(ye)積(ji)累(lei)了(le)很(hen)多(duo)客(ke)戶(hu)的(de)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)，在(zai)設(she)計(ji)時(shi)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)客(ke)戶(hu)前(qian)期(qi)提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)，減(jian)少(shao)很(hen)多(duo)重(zhong)複(fu)的(de)設(she)計(ji)測(ce)試(shi)工(gong)作(zuo)。

 

眾所周知，不斷提供電路保護的可靠性
，也意味著成本的增加，但是好品牌是靠可靠性
，穩定性來贏得客戶，在質保期內的0故障也是一種成本的節約。以下列出幾種拋負載波形的和對應電壓、電阻的圖例。

 

 

總結

 

汽車電子係統設計工程師應該意識到ISO 16750對道路車輛的重要性。設計者必須確保電路保護符合車載保護標準，並理解它們包括標準化模擬
，因為它們是在現實生活中發生的。

 

開kai關guan解jie決jue方fang案an通tong過guo將jiang輸shu入ru電dian源yuan斷duan開kai到dao控kong製zhi器qi或huo電dian子zi子zi係xi統tong
，為wei負fu載zai突tu降jiang瞬shun態tai提ti供gong保bao護hu。這zhe是shi指zhi定ding的de脈mai衝chong持chi續xu時shi間jian完wan成cheng
，然ran後hou重zhong新xin連lian接jie，穩wen定ding條tiao件jian恢hui複fu正zheng常chang時shi重zhong啟qi。但dan是shi，這zhe種zhong解jie決jue方fang案an通tong常chang需xu要yao十shi幾ji個ge組zu件jian
，這zhe增zeng加jia了le總zong成cheng本ben和he占zhan用yong寶bao貴gui的dePCB布局。

 

新的解決方案采用分流能力。在這裏
，一個單一的組件與半導體瞬態抑製器件的電源電壓保護公司分流多餘的汽車電子係統。用一個TVS二極管
，瞬間箝位電壓
，電流分流，保護後端DCDC，這種方法簡單方便，目前已經大量應用於各大車廠。

 

 

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