本文概述了用于汽車應(yīng)用的電路保護(hù)技術(shù)。它簡要描述了 ESD 保護(hù)、負(fù)載突降保護(hù)以及接線期間可能發(fā)生的短路（應(yīng)用負(fù)載）和電源故障。
    本文概述了用于汽車應(yīng)用的電路保護(hù)技術(shù)。它簡要描述了 ESD 保護(hù)、負(fù)載突降保護(hù)以及接線期間可能發(fā)生的短路（應(yīng)用負(fù)載）和電源故障。
    今天生產(chǎn)的汽車的預(yù)期壽命比過去任何時候都長。這部分歸功于材料和設(shè)計(jì)的改進(jìn)。一項(xiàng)重大變化是電子設(shè)備和系統(tǒng)的增加取代了機(jī)械設(shè)備。然而，如果沒有適當(dāng)?shù)碾姎獗Ｗo(hù)，這些電子系統(tǒng)可能會在沒有警告的情況下發(fā)生故障，讓消費(fèi)者只能祝愿“美好的時光”。
    為汽車環(huán)境設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品非常具有挑戰(zhàn)性。必須預(yù)見到較大的溫度波動。大多數(shù)應(yīng)用需要 –40 至 +85 °C 的工業(yè)溫度范圍。引擎蓋下的應(yīng)用可能更加極端。濕度范圍從沙漠最低到沼澤最高。添加海邊鹽霧、道路鹽或只是大量時間；腐蝕會影響電氣連接和電氣絕緣的質(zhì)量。必須考慮沖擊和振動，以及在車內(nèi)布線、門、座椅、車窗、后視鏡、踏板、轉(zhuǎn)向柱等存在相對運(yùn)動的地方出現(xiàn)夾點(diǎn)的可能性。
    靜電放電保護(hù)
    靜電放電有多種來源。當(dāng)乘客在車內(nèi)走動時，電荷可能會累積。將個人設(shè)備插入汽車音響系統(tǒng)的簡單操作即可將 ESD 注入系統(tǒng)輸入。汽車天線上流動的干燥空氣會導(dǎo)致無線電輸入端積聚 ESD。從事電子系統(tǒng)工作的技術(shù)人員可以將 ESD 注入汽車乘員通常無法接觸到的端口。    多層壓敏電阻 (MLV) 器件是經(jīng)典的 ESD 保護(hù)器件，以 Littelfuse 的 MLA 系列為代表。它們的電容值為數(shù)百 pF，因此它們可能不適合高速數(shù)據(jù)線。聚合物 ESD 器件（例如 TE Con??nectivity PESD 系列）提供低于 1pF 的電容。終極低電容 ESD 器件采用封裝氣隙。Bourns 的 CG0402MLU 系列器件就是一個最大電容僅為 0.05pF 的示例。然而，所有這三種技術(shù)都具有相當(dāng)高的瞬時“允通”電壓，在 ESD 事件期間通常超過 100V。為了限制這些電壓，必須使用硅二極管技術(shù)，例如 Littelfuse SP3021 系列，該技術(shù)可提供低得多的鉗位電壓和低于 1pF 的低電容。

    負(fù)載突降保護(hù)
    負(fù)載突降電涌是汽車應(yīng)用所特有的。負(fù)載突降脈沖是汽車 12V 電源總線上由于交流發(fā)電機(jī)輸出電壓調(diào)節(jié)相當(dāng)緩慢而引起的瞬時電壓尖峰。突然移除電源總線上的大負(fù)載（例如斷開的電池、熔斷的電源保險絲等）將導(dǎo)致交流發(fā)電機(jī)輸出突然跳至60伏或更高。電壓可能需要長達(dá) 400 毫秒的時間才能恢復(fù)到正常容差。
    汽車應(yīng)用電路保護(hù)技術(shù)
    與以皮秒為單位測量的 ESD 脈沖或以微秒為單位測量的閃電脈沖相比，這些拋負(fù)載脈沖非常非常長。TVS 二極管的浪涌額定值是通過半衰期僅為一毫秒的脈沖來測量的。這意味著典型的 600W TVS 二極管可能無法承受持續(xù) 400 毫秒的 10W 脈沖。對于 15 伏二極管來說，這還不到一安培！幸運(yùn)的是，許多交流發(fā)電機(jī)都包含浪涌抑制二極管，可以降低汽車內(nèi)安裝設(shè)備的負(fù)載突降保護(hù)要求。負(fù)載突降要求的解決方案可能包括金屬氧化物變阻器 (MOV) 或瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管器件作為過壓保護(hù)，并與用于限制浪涌電流的固定電阻器或正溫度系數(shù) (PTC) 電阻器相結(jié)合（見圖 1）。
    在選擇組件時必須非常小心，因?yàn)閿?shù)據(jù)表針對的是更短的浪涌脈沖，并且將浪涌耐受額定值外推到負(fù)載突降脈沖范圍是很棘手的。硅過壓器件提供精確的鉗位電壓，確保受保護(hù)的電路能夠正常工作。
    短路（應(yīng)用負(fù)載）和電源故障
    工廠安裝的保險絲和斷路器可處理汽車配電線路中的短路問題。然而，控制器與其負(fù)載之間的接線也可能發(fā)生短路和其他故障。例如車窗除霜器、門鎖、輔助照明和行李箱安裝音響系統(tǒng)。由于關(guān)鍵連接器和夾點(diǎn)處的腐蝕可能會導(dǎo)致短路，這些點(diǎn)可能會發(fā)生導(dǎo)體間歇性接地。
    電壓調(diào)節(jié)器故障也可能導(dǎo)致電源故障，安裝過程中不正確的跨接啟動連接和接線錯誤可能導(dǎo)致極性反接。甚至有可能由于夾點(diǎn)或腐蝕而發(fā)生電源交叉事件，其中電源線將完整的電池電壓注入到低壓控制線或精密的傳感器輸入上。防止反極性保護(hù)通常是通過電源輸入上的串聯(lián)二極管來實(shí)現(xiàn)的。二極管的額定值必須能夠處理為受保護(hù)設(shè)備供電的保險絲電流。
    可以使用主動保護(hù)電路（限流器、自動關(guān)機(jī)等）將設(shè)備 I/O 端口設(shè)計(jì)為“強(qiáng)化”以承受這些事件。然而，對這種保護(hù)的需求往往直到設(shè)計(jì)周期的后期才被意識到。此時，設(shè)計(jì)靈活性通常僅限于添加額外的保護(hù)電路。