【導讀】在車載電子係統中，信息娛樂(Infotainment)係統是發展最為迅速的部分，它主要可分為三大類：音頻(CD)、視頻(DVD)以及導航和遠程信息服務。最新的進展已經可以將USB、MP3、藍牙、iPod和杜比帶入車內。圖1為新的車載導航娛樂和信息服務係統的結構圖。

  　新的車載導航娛樂和信息服務係統集成了GPS、影音娛樂、藍牙通訊等多種功能，配有HDD、LCD模塊、智能讀卡器、CD/DVD驅動等多種電子模塊。這些電子模塊和各種接口使PND麵臨諸多潛在危險
，包括過電流、過電壓以及會損壞敏感電子設備的ESD、EMI，它們都有可能損壞電子線路。因此，係統線路中的大多數模塊和接口都必須要進行電路保護的設計。

主要異常：過壓、ESD 和過流
車(che)載(zai)環(huan)境(jing)中(zhong)存(cun)在(zai)多(duo)種(zhong)瞬(shun)間(jian)過(guo)壓(ya)，這(zhe)些(xie)瞬(shun)間(jian)過(guo)壓(ya)有(you)可(ke)能(neng)對(dui)電(dian)路(lu)造(zao)成(cheng)永(yong)久(jiu)的(de)損(sun)壞(huai)。隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)的(de)發(fa)展(zhan)，車(che)身(shen)中(zhong)包(bao)含(han)了(le)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)電(dian)子(zi)模(mo)塊(kuai)和(he)單(dan)元(yuan)。因(yin)此(ci)
，在(zai)設(she)計(ji)這(zhe)些(xie)電(dian)路(lu)的(de)過(guo)程(cheng)當(dang)中(zhong)
，必(bi)須(xu)要(yao)保(bao)證(zheng)所(suo)有(you)的(de)線(xian)路(lu)能(neng)夠(gou)不(bu)被(bei)車(che)載(zai)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)瞬(shun)間(jian)過(guo)壓(ya)損(sun)壞(huai)。

車載環境中電源電路中的瞬間過壓包括：負載突降(Load Dump)
、跳變開始(Jump Start)以及各種各樣的電壓噪聲。如圖2所示。其中拋負載過壓是車載環境中最嚴重的瞬間過壓，在12V車載係統中，其瞬間過壓可達125V。

　　ESD產生的瞬間高壓能破壞敏感的CMOS器件及器件內部的連接，它在引發IC失效的事件中排名第一，所占比例超過60%。靜電來源於物體間的相對運動和電荷積累，積聚的電荷通過一定的路徑釋放從而形成放電(ESD)。ESD進入設備電路侵害器件的方式有兩種：耦合或直接進入。在後一種方式中，ESD通過設備與外界相連的通道有：天線
、按鍵
、電源或各種與外界相通的物理接口。對於便攜式電子設備來說，ESD防護及器件選擇一直是係統設計中的難題。而對於汽車的惡劣使用環境，ESD防護等級要求遠遠高於在普通家用/商用電子設備中的相應要求。

　　造zao成cheng過guo流liu的de原yuan因yin主zhu要yao有you電dian壓ya升sheng高gao和he負fu載zai異yi常chang。在zai防fang護hu電dian壓ya升sheng高gao造zao成cheng的de過guo流liu時shi，需xu要yao過guo壓ya器qi件jian和he過guo流liu器qi件jian的de協xie同tong保bao護hu。負fu載zai異yi常chang包bao括kuo負fu載zai短duan路lu和he負fu載zai異yi常chang增zeng大da
；由此產生的過流有時伴隨著過熱故障，在設計異常保護時應一並考慮。
下麵就個人導航/娛樂係統常見端口的保護加以簡要介紹。


設備電源的保護
PolySwitch自恢複器件有助於保護PND的電池和電源電路。與傳統的一次性保險絲相比
，PolySwitch自恢複器件既可以通過限製過高電流來防止有害的過電流、浪湧，又可以防止過溫故障所引起的損壞。此外
，PolySwitch器件在故障被清除且電路電源被切斷後可自動恢複，從而降低了維護、服務和維修的成本。

由於PolySwitch器件快速而有效地將過電流限製到安全水平，且體型小巧，可直接貼裝到電路板，因此
，可使用該器件對PND內的每條電源電路進行一對一的保護。圖3為使用了PolySwitch電路保護器件的便攜式電子設備中的電池充電電路典型結構圖。PolySwitch和鉗位二極管共同保護設備不受過電壓、極性反轉等故障的損害，保護汽車電源及電路不因便攜式電子設備內部故障而損壞。

　　
USB/IEEE1394 CCP端口的保護
隨著USB/IEEE1394通信速率的增加
，電路日趨小型化和敏感化
，對電路瞬態的保護就顯得更為重要。每當連接和斷開PND，電路都會受到瞬態過電壓/過電流的衝擊
，故需要在電源和地上分別抑製瞬間過壓。由於鉗位而不會引起供電中斷，且價格較低
，MLV常被采用。為滿足USB和IEEE1394接口規範要求，PolySwitch器件通常用於防止USB電源線上因過電流造成的設備損壞，是即插即用型應用設備的理想選擇。

對USB/IEEE1394端口具有損害性的瞬態過電壓還包括來自於操作環境和外圍設備的ESD脈衝。瑞侃電路保護部開發的PESD器件電容極低，特別適用於數據傳輸速率很高的電路。PESD靜電保護器件具有低觸發電壓和低鉗位電壓，有助於保護敏感電子設備。圖4、圖5為瑞侃電路保護部推薦的電路保護典型設計圖。

　　
Smart Card Reader端口保護
接觸式Smart Card內部有一個IC芯片
，用於傳輸信息、存儲數據等。Smart Card工作時，由讀卡器的Vcc電壓供電。損壞的Smart Card或者其他導電物品被錯誤地放進讀卡器，都有可能造成讀卡器電路出現短路，而造成永久損壞。在讀卡器電路中使用PolySwitch可恢複器件能夠對此類電路故障進行保護。如圖6
，在讀卡器的Vcc供電電路中串聯PolySwitch器件，當出現短路過電流故障時，PolySwitch器件能夠切斷電路，在故障排除後恢複電路，並在所有端口進行ESD防護。 

　　
Hard Disk Drive保護
Hard Disk Drive (HDD)在使用過程中，可能因為供電線路的接線錯誤、電路中的電源紋波電壓、熱插拔導致的過電壓脈衝或者電源正負極反接而造成過電流和過電壓錯誤，這些電路故障有可能永久地損壞HDD。

HDD的供電線路一般有5V和12V，有一些HDD還有3V。如果在供電線路的接線中出現錯誤，例如將12V的供電線接到5V的接口
，或者電路的正負極反接，則會造成過電流，從而會損壞HDD電路中的某些元器件。在HDD的供電線路中串聯PolySwitch器件
，當電路中出現過電流故障時，PolySwitch能夠迅速切斷電路，並在故障排除後自動恢複，提供針對此類過電流故障的保護，從而降低HDD被損壞的可能性。一般HDD供電電路中允許的電壓誤差為5%，這意味著5V電路中的電壓不能超過5.25V，12V電路中的電壓不能超過12.6V。在實際使用過程中
，HDD電路中可能由於感性電路的存在而產生過電壓脈衝；或者由於熱插拔、內部係統關斷以及其他的內部電源波動造成的快速電流變化而引起過電壓脈衝。此類過電壓脈衝可能達到8V(5V電路中)和16V(12V電路中)
，並且會損壞HDD電路。

除了HDD
，同樣的情況也可能發生在CD-ROM，CD-R， CD-RW和 DVD等驅動上。這些驅動同樣需要類似的保護。圖7為使用瑞侃電路保護部門開發的PolyZen器件對HDD電路進行保護的典型設計。PolyZen器件能夠限製接線錯誤造成的過電流故障
，同時還能夠保護HDD電路不被過電壓脈衝(包括ESD)損壞。


總結
電路保護往往不僅僅是選一、兩liang個ge合he適shi的de器qi件jian那na麼me簡jian單dan。在zai設she計ji中zhong
，首shou先xian要yao對dui可ke能neng出chu現xian的de異yi常chang情qing況kuang逐zhu一yi分fen析xi，選xuan擇ze合he適shi的de保bao護hu方fang案an。合he適shi是shi指zhi在zai滿man足zu保bao護hu要yao求qiu的de條tiao件jian下xia，均jun衡heng成cheng本ben、風險
、工藝、品pin質zhi以yi及ji空kong間jian諸zhu因yin素su所suo得de到dao的de優you化hua方fang案an。必bi要yao時shi

，采cai用yong兩liang個ge或huo多duo個ge器qi件jian以yi分fen級ji保bao護hu方fang式shi達da到dao目mu的de。其qi次ci，調tiao節jie各ge元yuan件jian的de保bao護hu偶ou合he點dian
，計ji算suan、驗證其邊界參數
，保證保護方案可以覆蓋所要求保護的全部異常。有時需要在布線、在線電阻(起限流、耦合作用)上做一些調整。

　　對dui於yu車che用yong電dian子zi設she備bei廠chang商shang來lai說shuo，好hao的de保bao護hu方fang案an既ji能neng提ti高gao產chan品pin的de可ke靠kao性xing，又you能neng降jiang低di總zong體ti成cheng本ben。合he理li的de硬ying件jian保bao護hu
，能neng夠gou保bao證zheng設she備bei不bu受shou異yi常chang侵qin害hai，從cong而er提ti升sheng產chan品pin品pin質zhi，降jiang低di保bao修xiu、維護成本。



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