车载信息娱乐系统和导航系统的电路保护
2008-10-17
作者：董 涌
造成车载电子设备损坏的外源性电气故障主要有：来自电源的过电压和极性反转（抛负载，ISO7637）；设备接口出现的短路/过载，过电流的同时常伴随过热；设备接口或人机界面出现的静电损害（ESD）。下面逐一介绍这几种电气故障的特点和解决方案。
图1 瑞侃" title="瑞侃">瑞侃电路保护" title="电路保护">电路保护部门研发的器件帮助电路设计师满足安全要求，保护娱乐、导航系统的各种电子设备。
汽车的电源系统远不是理想中的直流电源，有可能存在极大的电压波动。ISO7637定义了5种来源不同的电压波动波形或模式，全球性的大车厂根据自己的经验和实际情况各自或联合定义了略有不同的规范。总体来说，都认为存在较高电压的正像或反向电压瞬间波动是可能的、具有极大危害的，需要完善的防护设计。有些工程师常用单向二极管串联防止极性反转，虽然简单有效，但电压降偏高；且不能防护电压过高的电源故障。比较合理的设计是用单向钳位齐纳二极管并联来抑制、防护电压波动，由于过压" title="过压">过压防护器件只能承受短时间、功率有限的电压波动，因此还需要同时配以可恢复过电流保护器件防止钳位齐纳二极管受损。泰科电子" title="泰科电子">泰科电子瑞侃电路保护部门研发的PolyZen器件即是将这两种器件合理地组合、封装成一个器件，解决了两者间的配合难题。
随着数据传输速率增加，电路日趋更小和更灵敏，对电路瞬态的保护就显得越发重要。每当连接和断开便携式器件，电路都会受到电压/电流瞬变的影响。即插即用型的接口，如USB、IDB-1394等容易出现短路或过载的故障，如果没有恰当的过流保护，将造成难以预料的后果。因而在这些规范中明确说明需要采用可恢复的过流保护。泰科电子瑞侃电路保护部的PolySwitch系列器件通常用于防止 USB、IDB-1394电源线上出现过电流事件的良好选择，特别是只有1或2个端口的场合下，具有非常好的性价比。
这类端口还易受瞬态过电压的影响而损坏，包括 ESD 脉冲。图2 为使用了泰科电子瑞侃电路保护部门开发的 PESD 器件和 PolySwitch? PPTC 器件的电路保护典型设计图。PolySwitch 器件帮助防止过电流。PESD 器件帮助灵敏电路远离 ESD 干扰，其电容极低，可用于对数据传输速率要求高的电路。 PESD 器件的低触发钳位电压有助于保护下游灵敏电子元件。通常用于保护天线、I/O 端口、按钮、GPS 元件和 RF/TV/无线调谐器等应用装置。
图2 使用了PESD 抑制器和 PolySwitch 过电流保护器件的 USB 2.0 电路保护典型设计图。
泰科电子是世界上最大的无源元件制造商，在可靠的、有创造性的电路保护解决方案方面，它提供各种外形尺寸和安装方式的产品。所有器件都符合适用的行业标准，可以使用大批量的电子组装方法。以下是用于汽车电子电路防护的主要产品系列：
PolySwitch过流/过热保护器件
深受欢迎的PolySwitch器件具有自复功能，可以安装在汽车中不易更换的位置，有各种电气性能和尺寸的产品，便于精确地实现各种保护设计。 PolySwitch器件可以用自动插装电子装配工艺组装，进行大批量生产，可以用于现在和将来的车载电气系统。
PolyZen过压过流一体保护组件
将参数匹配的PolySwitch器件和单向钳位Zenar二极管合理分装在一起，相互之间存在的良好的热耦合保证了两者保护的协同，具有自复能力的过压、极性反转及过流保护。PolyZen器件可以用自动表面贴装" title="表面贴装">表面贴装工艺组装，进行大批量生产，可以用于多数车载电子设备的电源防护。
PESD器件
泰科电子的PESD器件能够保护敏感的电子系统，防止静电放电和电压瞬变造成损坏。这种器件能够承受上千次的静电放电所产生的瞬变电压，符合RoHS和IEC61000-4-2的要求，它的电容极小，触发电压低，响应很快，适合于保护高速数据传输线及射频数据线。
表面贴装熔断器
泰科电子提供尺寸小、电流大的表面贴装熔断器，有快速熔断和慢速熔断的产品。熔断器是在封装外壳之内熔断的，因而保持干净。这种器件可以用在温度为125°C的情况，而且抑制电弧的特性优异，抗冲击、抗振性能也很好。
ROV器件
泰科电子的ROV器件有各种不同直径、压敏电压范围很广的产品，它们可以处理很大的电流，能够吸收过压，起到保护作用。这种器件的漏电小，也有利于改善电池放电速度。
不同的车载电子设备要求的防护等级有所不同。解决方案的选择应根据实际要求进行，并且选择合适的器件。好的设计不局限于看得见的成本差别，更应当看到好的保护减少了保修和返修的潜在成本，增加了客户满意度，对品牌的贡献远大于元件成本上的差异。