无论是引擎舱内还是座舱之中,现代先进的芯片组都极易受到汽车固有恶劣环境中常见的多种电气危害威胁。典型的汽车电气危害或瞬态现象包括雷击、静电放电(ESD)以及功率电子电路中的开关负载。
在现代汽车设计中,所有车载电子设备均连接至蓄电池与交流发电机。交流发电机是电气瞬态的主要来源,其中最严重的是负载浪涌(Load Dump)。当蓄电池在交流发电机发电且其他负载仍连接在交流发电机电路时发生断开,便会引发此现象。若不加控制,电气尖峰和瞬态将沿电源线传输,导致单个电子元件或传感器故障,甚至**损坏车辆电子系统。不受控的负载浪涌直接威胁车辆的安全性与可靠性。
电路保护器件是保护敏感电子元件免受负载浪涌损害的**方案,其中包括瞬态电压抑制(TVS)二极管和压敏电阻。TVS二极管是硅雪崩器件,因其响应速度快(钳位电压低)、漏电流小且无固有磨损因素而被选中。压敏电阻通常作为瞬态浪涌保护的第一道防线,例如用于保护小型电子设备的超小型表面贴装多层压敏电阻(MLV),以及用于保护小型机械、电源和组件的传统中档金属氧化物压敏电阻(MOV)。
在大多数现代交流发电机中,通过在干扰源处添加限流TVS二极管来抑制或钳位负载浪涌幅度。干扰瞬态应由抑制器件在源端或源端端子处进行内部抑制。设计师应尽可能将TVS二极管放置在靠近源端的位置。此外,针对交流发电机瞬态的额外电路保护方案涉及使用符合AEC-Q200标准的MOV。例如,可将AUMOV压敏电阻以Y形或三角形配置连接至交流发电机绕组线圈以钳位瞬态;也可利用AUMOV压敏电阻作为瞬态浪涌的旁路,保护车辆子系统(如安全气囊、动力总成和气候控制系统)免受交流发电机瞬态影响;在保护汽车继电器免受浪涌冲击时,可使用AUMOV压敏电阻吸收继电器磁场释放能量产生的电弧能量。
对于中国车企而言,随着新能源汽车电子架构日益复杂,针对负载浪涌的防护设计已成为保障整车电子系统稳定运行的关键一环,建议在设计阶段即引入符合车规级标准的TVS与压敏电阻方案。