電動(dòng)汽車(chē)的電源與功率器件興起之勢

　　雖然電動(dòng)汽車(chē)完全成為主流還需要一定的時(shí)間，但一些制造商深信面向大眾市場(chǎng)的零排放汽車(chē)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。當談到針對未來(lái)交通開(kāi)發(fā)的技術(shù)時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)和電池產(chǎn)業(yè)毫無(wú)疑問(wèn)是焦點(diǎn)所在，當前研發(fā)工作重點(diǎn)放在提高電池存儲容量和加快電池充電時(shí)間。通過(guò)與汽車(chē)和電池制造商的合作，TEConnectivity公司目前正在為這一新興市場(chǎng)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)新的技術(shù)和解決方案。

　　下圖顯示了PPTC技術(shù)如何應用于混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)電池模塊中的過(guò)溫檢測。該例使用了一個(gè)熱敏傳感器陣列來(lái)監視單節電池故障。由于給PPTC器件加熱會(huì )使器件電阻迅速非線(xiàn)性上升，因此這種解決方案可以實(shí)現快速、精確的電池溫度感測。如圖所示，一節發(fā)熱的電池由于迅速上升到指定檢測溫度而被“標記”了出來(lái)。

　　用于混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)電池模塊的熱指示陣列。在本例中，紅色電池溫度超過(guò)了指定閾值，PPTC器件進(jìn)入高阻狀態(tài)。

　　功率電子應用在興起

　　越來(lái)越多的傳統機械功能正在升級到電子應用，如電動(dòng)助力轉向和電子停車(chē)系統。這些大功率、高溫度應用對功率電子系統提出了更高的要求，當powerFET、電容、電阻或IC等功率器件由于長(cháng)期暴露在苛刻環(huán)境下而發(fā)生故障時(shí)，有可能產(chǎn)生嚴重的熱問(wèn)題。

　　提高功率器件性能、使用散熱更均勻的設計技術(shù)、采用新的散熱材料是目前已經(jīng)提出的用于增強熱管理性能的一些解決方案。不過(guò)，設計工程師仍在很大程度上依賴(lài)二級保護來(lái)阻止因功率器件故障或腐蝕導致過(guò)熱而產(chǎn)生的熱失控。

　　最常用的方法是使用熱熔絲/熱切斷(TCO)或熱開(kāi)關(guān)。這些器件都能向設計工程師提供交流和直流應用中寬泛和特定的溫度激活特性，但在電路板組裝過(guò)程中存在一些問(wèn)題。因為越來(lái)越多的PCB只使用表面貼裝器件(SMD)，而使用通孔器件需要專(zhuān)門(mén)的安裝過(guò)程，進(jìn)而帶來(lái)額外的成本和復雜性。此外，標準器件可能無(wú)法提供汽車(chē)應用所需的耐用性和可靠性。而能夠用于汽車(chē)環(huán)境的器件經(jīng)過(guò)了完整的測試，以滿(mǎn)足嚴格的沖擊和振動(dòng)規范要求，并提供合適的直流額定值。

　　泰科電子最近推出了一款適用于汽車(chē)應用的回流熱保護(RTP)器件，這是一種可以切斷電流的二級保護器件，有助于防止因功率器件故障和PCB走線(xiàn)過(guò)熱而出現的損害。這種解決方案通常消除了對厚重散熱器、冗余FET和繼電器的需求。而這些需求廣泛地存在于電子控制單元、HVAC、ABS、電動(dòng)助力轉向系統、DC/DC轉換器和PTC加熱器中。

　　如下圖所示，當RTP器件靠近powerFET安裝時(shí)，它能夠追蹤FET溫度。當FET超過(guò)正常工作溫度極限并出現過(guò)溫情況時(shí)，RTP器件將激活，并斷開(kāi)電源線(xiàn)路。

　　在緩慢的熱失控情況下，RTP200器件會(huì )追蹤powerFET溫度，當溫度達到200℃時(shí)，它就會(huì )斷開(kāi)電路。

　　使用工業(yè)標準的貼片和無(wú)鉛回流焊設備可以快速方便地安裝這種表面貼裝器件，并且這種器件可以承受峰值溫度遠超過(guò)200℃的多次回流焊工藝。在實(shí)際應用中，當檢測到溫度超過(guò)200℃時(shí)，它就會(huì )切斷電流。

　　為了在經(jīng)過(guò)標準回流焊安裝后還能在現場(chǎng)200℃溫度時(shí)打開(kāi)，RTP器件使用一次性電子激活工藝獲得熱敏特征。在實(shí)施激活程序之前，器件可以承受至少3次無(wú)鉛回流焊而不打開(kāi)。激活程序可以在系統加電時(shí)自動(dòng)實(shí)施，也可以在制造后期的線(xiàn)路系統測試期間實(shí)施。