如何选用合适的器件去保护我们的汽车电子电路

安全性在汽车设计中至关重要。汽车并不便宜，因此有必要保护车主的投资。最重要的是，人们的生命受到威胁。这就是现代汽车制造商采用各种安全功能的原因，包括安全气囊、稳定性控制和轮胎压力监测。但是设计中的安全性超出了那些明显的保护系统。安全性是汽车内任何电子设备的核心设计考虑因素——无论大小。

无论是在引擎盖下还是在机舱内，当今的先进芯片组都极易受到固有恶劣汽车环境中常见的多种电气危害的影响。典型的汽车电气危害或瞬变包括雷电、静电放电 (ESD) 和电力电子电路中的开关负载。

新型乘用车装备的电子设备越来越多。而我们仍然处 在汽车设计巨大转变的起点：车载信息娱乐系统和车联网的 出现将在未来五年使得汽车上采用的微处理器数量翻番。这 自然会导致对电子设备保护方案需求的增大，尤其是在汽车 那样的恶劣环境中。各种汽车电子设备，从内置显示到最新 的联网技术，都容易成为各种险情的攻击对象，如开关负载 或瞬态电压浪涌、静电放电和产生极端高压的其他事件。

现代汽车设计中，所有车载电子设备都要连接电池和 交流发电机。交流发电机是电气瞬态的主要来源，其中最 糟的是抛负载。这种情况发生在电池已经断开而交流发电机 正在发电、其他负载还在交流发电机环路上时。如果置之不 理，电气尖峰和瞬态将沿着电线传递，导致个别电子设备和 传感器故障，或永久损坏汽车的电子系统。当然，抛负载失控还会威胁车辆本身的安全性和可靠性。

负载突降的问题

在现代汽车设计中，所有车载电子设备都连接到电池和交流发电机。交流发电机是电气瞬变的主要来源——其中最严重的是负载突降。当交流发电机正在产生电流并且其他负载仍然在交流发电机电路上时，已放电的电池断开连接，就会出现这种情况。如果任其发展，电尖峰和瞬变将沿电力线传输，导致单个电子设备/传感器发生故障或对车辆电子系统造成永久性损坏。当然，不受控制的负载突降会威胁到车辆的安全性和可靠性。

汽车负载突降保护

电路保护器件，包括瞬态电压抑制 (TVS) 二极管和压敏电阻，是保护敏感电子设备免受负载突降的最佳方式。TVS 二极管是硅雪崩器件，因其快速响应时间(低钳位电压)和低泄漏电流而被选中，还因为它们没有固有的磨损因素。压敏电阻通常用作瞬态浪涌保护的一线解决方案。示例包括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) 设备和用于保护小型机械、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制 TVS 二极管来抑制或钳制负载突降幅度。应通过抑制(TVS 二极管)器件在内部或源端子处抑制干扰瞬变。作为最佳实践，设计人员应将 TVS 二极管放置在尽可能靠近源的位置。下面的示意图显示了 TVS 二极管就位以及受到负载突降保护的电路。

选择针对汽车应用的TVS二极管时，工程师应查找通 过AEC-Q101认证的产品，该产品适合高可靠性应用并具有 适合汽车应用的峰值脉冲功率耗散额定值。应考虑用具有 高峰值脉冲功率耗散额定值(如5,000W (10/1000µs)或2,200W (10ms x 150ms))的TVS二极管为敏感电子系统提供甩负荷和 其他浪涌事件引起的瞬态电压保护。选择通过AEC-Q101认 证的产品将保证它们兼容很多高温汽车应用。

用于防止交流发电机瞬变的其他电路保护解决方案涉及使用符合 AEC-Q200 标准的 MOV。考虑以下示例：

· AUMOV 压敏电阻可以以 Y 或 Delta 配置与交流发电机的绕组线圈连接，以钳制瞬态。

· 使用 AUMOV 压敏电阻保护车辆子系统(例如，安全气囊、动力系统、气候控制)免受交流发电机瞬态的影响。将其用作瞬态浪涌的分流器，以保护直流电源线免受浪涌的影响。

· 为防止汽车继电器浪涌，请使用 AUMOV 压敏电阻从继电器磁场释放的能量中吸收电弧能量。