瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)：保護汽車(chē)電子產(chǎn)品

在甩負荷過(guò)程中，需要對發(fā)電機的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行總體考慮：

a) 在甩負荷情況下，發(fā)電機的內部電阻主要是發(fā)電機的轉速和激磁電流的函數?？梢酝ㄟ^(guò)下面的關(guān)系式計算處甩負荷測試加上發(fā)電機的內部電阻RiRi=( 10 X UnomX Nact) / ( 0.8 X IratedX 12,000min-1)這里Unom 是發(fā)電機的額定電壓；Nact 是轉速為6000轉/分鐘的發(fā)電機的額定電流(ISO 8854中給出的)Irated是在相互作用的幾分鐘里實(shí)際的發(fā)電機轉速。

兩個(gè)大家熟知的試驗模擬了這個(gè)條件：美國的ISO-7637-2 Pulse 5，和日本用于14V動(dòng)力總成的JASO A-1和用于27V動(dòng)力總成的JASO D-1。在這部分，我們會(huì )概括在14V動(dòng)力總成中用于甩負荷的TVS應用。甩負荷試驗的標準和結果美國的ISO-7637-2 Pulse 5和日本的JASO A-1針對14V動(dòng)力總成的模擬條件如下表。

一些汽車(chē)制造商在ISO-7637-2 Pulse 5基礎上，針對甩負荷測試采用了不同的條件?？梢杂孟旅娴牡仁焦浪闼ω摵蒚VS的峰值鉗位電流。峰值鉗位電流的計算公式IPP= (Vin– VC) ⁄ RiIPP: 峰值鉗位電流Vin: 輸入電壓VC: 鉗位電壓Ri: 線(xiàn)路阻抗

在87V 的ISO-7637-2測試對13.5V電池，0.75Ω Ri和400ms脈沖寬度條件下，Vishay的SM5S24A的電流和電壓波形，如圖7A所示。

圖7A：在ISO 7637-2測試中SM5S24A的鉗位電壓和電流圖7B：在ISO7637-2測試中甩負荷TVS失效情況下的鉗位電壓和電流在圖7B中，在87V的ISO-7637-2測試對13.5V電池，0.5Ω Ri和400ms脈沖寬度條件下，甩負荷TVS的鉗位電壓和電流失效，因為器件耗散過(guò)大。鉗位電壓降到接近0V，流過(guò)器件的電流達到線(xiàn)路阻抗隨能允許的最大值。在ISO-7637-2pulse 5規定的13.5V Vbatt和400ms脈沖寬度的測試條件下，Vishay甩負荷TVS的最大鉗位能力如圖7C所示。為防止出現圖7B中的失效情況，要非常重視TVS的最大等級。





針對負電壓瞬態(tài)和反向電源電壓的保護


用于汽車(chē)電子初次保護的甩負荷TVS有兩類(lèi)：外延型和非外延型。在反向偏置模式下，這兩個(gè)產(chǎn)品組有相近的工作擊穿特性。不同之處在于，外延性TVS在正向模式下具有低正向壓降(VF)特性，非外延型TVS在同樣條件下的VF相對高一些。這個(gè)特性對連到電源在線(xiàn)的負電壓源很重要。大多數CMOSIC和LSI在反向電壓特性都非常差。


MOSFET的柵極在-1V或更低的反向電壓下也很脆弱。在反向電源輸入模式中，電源線(xiàn)的電壓域TVS VF的電壓相同。這種反向偏置模式會(huì )引起電子線(xiàn)路的故障。EPI PAR TVS的低正向壓降能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題。保護電路免受反向電源輸入損害的另一個(gè)方法是在電源線(xiàn)中放一個(gè)極性保護整流器，如圖8所示。極性保護整流器應該有足夠的正向電流等級，以及正向浪涌和反向電壓性能。


VL = (Vmin⁄ (Vmin⁄ IL)) × ((Vmin⁄ IL) – R)VL:負載電壓Vmin:最小輸入電壓IL:負載電流R:電阻阻值R的功率等級= I2R


對于大多數電壓穩壓器和DC/DC轉換器IC，電源電壓要高于最小輸入電壓，避免低壓輸入引起電路的誤操作。由于汽車(chē)系統中的安全和可靠是非常重要的考慮因素，這些內容不在本文的討論范圍內。


參考文獻1.ISO/DIS-7637-2.3 2004 Road vehicles – Electrical disturbances from conduction and coupling – Part 2. Electrical transient conduction along supply lines only.2.ES-XW7T-1A278 - ACComponent and Subsystem Electromagnetic Compatibility,Worldwide Requirements and Test Procedures, Ford Motor Company3.JASO D 001-94 Japanese Automobile standard4.IEC 61000-4-5 International Standard Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-5: Testing and measurement techniques, surge immunity test


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