新的車載導(dǎo)航娛樂(lè)和信息服務(wù)系統(tǒng)集成了GPS,、影音娛樂(lè)、藍(lán)牙通訊等多種功能,，配有HDD,、LCD模塊、智能讀卡器,、CD/DVD驅(qū)動(dòng)等多種電子模塊,。這些電子模塊和各種接口使PND面臨諸多潛在危險(xiǎn)，包括過(guò)電流,、過(guò)電壓以及會(huì)損壞敏感電子設(shè)備的ESD,、EMI，它們都有可能損壞電子線路,。因此,，系統(tǒng)線路中的大多數(shù)模塊和接口都必須要進(jìn)行電路保護(hù)的設(shè)計(jì)。

　　主要異常：過(guò)壓,、ESD 和過(guò)流

　　車載環(huán)境中存在多種瞬間過(guò)壓,，這些瞬間過(guò)壓有可能對(duì)電路造成永久的損壞。隨著汽車電子的發(fā)展,，車身中包含了各種各樣的電子模塊和單元,。因此，在設(shè)計(jì)這些電路的過(guò)程當(dāng)中,，必須要保證所有的線路能夠不被車載環(huán)境中的瞬間過(guò)壓損壞,。

　　車載環(huán)境中電源電路中的瞬間過(guò)壓包括：負(fù)載突降(Load Dump)、跳變開始(Jump Start)以及各種各樣的電壓噪聲。如圖2所示,。其中拋負(fù)載過(guò)壓是車載環(huán)境中最嚴(yán)重的瞬間過(guò)壓,，在12V車載系統(tǒng)中，其瞬間過(guò)壓可達(dá)125V,。

　　ESD產(chǎn)生的瞬間高壓能破壞敏感的CMOS器件及器件內(nèi)部的連接,，它在引發(fā)IC失效的事件中排名第一，所占比例超過(guò)60%,。靜電來(lái)源于物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和電荷積累,，積聚的電荷通過(guò)一定的路徑釋放從而形成放電(ESD)。ESD進(jìn)入設(shè)備電路侵害器件的方式有兩種：耦合或直接進(jìn)入,。在后一種方式中,，ESD通過(guò)設(shè)備與外界相連的通道有：天線、按鍵,、電源或各種與外界相通的物理接口,。對(duì)于便攜式電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，ESD防護(hù)及器件選擇一直是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難題,。而對(duì)于汽車的惡劣使用環(huán)境,，ESD防護(hù)等級(jí)要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在普通家用/商用電子設(shè)備中的相應(yīng)要求。

　　造成過(guò)流的原因主要有電壓升高和負(fù)載異常,。在防護(hù)電壓升高造成的過(guò)流時(shí),，需要過(guò)壓器件和過(guò)流器件的協(xié)同保護(hù)。負(fù)載異常包括負(fù)載短路和負(fù)載異常增大,；由此產(chǎn)生的過(guò)流有時(shí)伴隨著過(guò)熱故障,，在設(shè)計(jì)異常保護(hù)時(shí)應(yīng)一并考慮。
下面就個(gè)人導(dǎo)航/娛樂(lè)系統(tǒng)常見端口的保護(hù)加以簡(jiǎn)要介紹,。

　　設(shè)備電源的保護(hù)

　　PolySwitch自恢復(fù)器件有助于保護(hù)PND的電池和電源電路,。與傳統(tǒng)的一次性保險(xiǎn)絲相比，PolySwitch自恢復(fù)器件既可以通過(guò)限制過(guò)高電流來(lái)防止有害的過(guò)電流,、浪涌,，又可以防止過(guò)溫故障所引起的損壞。此外,，PolySwitch器件在故障被清除且電路電源被切斷后可自動(dòng)恢復(fù),，從而降低了維護(hù)、服務(wù)和維修的成本,。

　　由于PolySwitch器件快速而有效地將過(guò)電流限制到安全水平,，且體型小巧，可直接貼裝到電路板,，因此,，可使用該器件對(duì)PND內(nèi)的每條電源電路進(jìn)行一對(duì)一的保護(hù),。圖3為使用了PolySwitch電路保護(hù)器件的便攜式電子設(shè)備中的電池充電電路典型結(jié)構(gòu)圖。PolySwitch和鉗位二極管共同保護(hù)設(shè)備不受過(guò)電壓,、極性反轉(zhuǎn)等故障的損害,，保護(hù)汽車電源及電路不因便攜式電子設(shè)備內(nèi)部故障而損壞。

　　USB/IEEE1394 CCP端口的保護(hù)

　　隨著USB/IEEE1394通信速率的增加,，電路日趨小型化和敏感化,，對(duì)電路瞬態(tài)的保護(hù)就顯得更為重要。每當(dāng)連接和斷開PND,，電路都會(huì)受到瞬態(tài)過(guò)電壓/過(guò)電流的沖擊,，故需要在電源和地上分別抑制瞬間過(guò)壓。由于鉗位而不會(huì)引起供電中斷,，且價(jià)格較低，MLV常被采用,。為滿足USB和IEEE1394接口規(guī)范要求,，PolySwitch器件通常用于防止USB電源線上因過(guò)電流造成的設(shè)備損壞，是即插即用型應(yīng)用設(shè)備的理想選擇,。

　　對(duì)USB/IEEE1394端口具有損害性的瞬態(tài)過(guò)電壓還包括來(lái)自于操作環(huán)境和外圍設(shè)備的ESD脈沖,。瑞侃電路保護(hù)部開發(fā)的PESD器件電容極低，特別適用于數(shù)據(jù)傳輸速率很高的電路,。PESD靜電保護(hù)器件具有低觸發(fā)電壓和低鉗位電壓,，有助于保護(hù)敏感電子設(shè)備。圖4,、圖5為瑞侃電路保護(hù)部推薦的電路保護(hù)典型設(shè)計(jì)圖,。

　　Smart Card Reader端口保護(hù)

　　接觸式Smart Card內(nèi)部有一個(gè)IC芯片，用于傳輸信息,、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等,。Smart Card工作時(shí)，由讀卡器的Vcc電壓供電,。損壞的Smart Card或者其他導(dǎo)電物品被錯(cuò)誤地放進(jìn)讀卡器,，都有可能造成讀卡器電路出現(xiàn)短路，而造成永久損壞,。在讀卡器電路中使用PolySwitch可恢復(fù)器件能夠?qū)Υ祟愲娐饭收线M(jìn)行保護(hù),。如圖6，在讀卡器的Vcc供電電路中串聯(lián)PolySwitch器件,，當(dāng)出現(xiàn)短路過(guò)電流故障時(shí),，PolySwitch器件能夠切斷電路，在故障排除后恢復(fù)電路,，并在所有端口進(jìn)行ESD防護(hù),。 

　　Hard Disk Drive保護(hù)

　　Hard Disk Drive (HDD)在使用過(guò)程中,，可能因?yàn)楣╇娋€路的接線錯(cuò)誤、電路中的電源紋波電壓,、熱插拔導(dǎo)致的過(guò)電壓脈沖或者電源正負(fù)極反接而造成過(guò)電流和過(guò)電壓錯(cuò)誤,，這些電路故障有可能永久地?fù)p壞HDD。

　　HDD的供電線路一般有5V和12V,，有一些HDD還有3V,。如果在供電線路的接線中出現(xiàn)錯(cuò)誤，例如將12V的供電線接到5V的接口,，或者電路的正負(fù)極反接,，則會(huì)造成過(guò)電流，從而會(huì)損壞HDD電路中的某些元器件,。在HDD的供電線路中串聯(lián)PolySwitch器件,，當(dāng)電路中出現(xiàn)過(guò)電流故障時(shí)，PolySwitch能夠迅速切斷電路,，并在故障排除后自動(dòng)恢復(fù),，提供針對(duì)此類過(guò)電流故障的保護(hù)，從而降低HDD被損壞的可能性,。一般HDD供電電路中允許的電壓誤差為5%,，這意味著5V電路中的電壓不能超過(guò)5.25V，12V電路中的電壓不能超過(guò)12.6V,。在實(shí)際使用過(guò)程中,，HDD電路中可能由于感性電路的存在而產(chǎn)生過(guò)電壓脈沖；或者由于熱插拔,、內(nèi)部系統(tǒng)關(guān)斷以及其他的內(nèi)部電源波動(dòng)造成的快速電流變化而引起過(guò)電壓脈沖,。此類過(guò)電壓脈沖可能達(dá)到8V(5V電路中)和16V(12V電路中)，并且會(huì)損壞HDD電路,。

　　除了HDD,，同樣的情況也可能發(fā)生在CD-ROM，CD-R,， CD-RW和 DVD等驅(qū)動(dòng)上,。這些驅(qū)動(dòng)同樣需要類似的保護(hù)。圖7為使用瑞侃電路保護(hù)部門開發(fā)的PolyZen器件對(duì)HDD電路進(jìn)行保護(hù)的典型設(shè)計(jì),。PolyZen器件能夠限制接線錯(cuò)誤造成的過(guò)電流故障,，同時(shí)還能夠保護(hù)HDD電路不被過(guò)電壓脈沖(包括ESD)損壞。

　　總結(jié)

　　電路保護(hù)往往不僅僅是選一,、兩個(gè)合適的器件那么簡(jiǎn)單,。在設(shè)計(jì)中，首先要對(duì)可能出現(xiàn)的異常情況逐一分析,，選擇合適的保護(hù)方案,。合適是指在滿足保護(hù)要求的條件下,，均衡成本、風(fēng)險(xiǎn),、工藝,、品質(zhì)以及空間諸因素所得到的優(yōu)化方案。必要時(shí),，采用兩個(gè)或多個(gè)器件以分級(jí)保護(hù)方式達(dá)到目的,。其次，調(diào)節(jié)各元件的保護(hù)偶合點(diǎn),，計(jì)算,、驗(yàn)證其邊界參數(shù)，保證保護(hù)方案可以覆蓋所要求保護(hù)的全部異常,。有時(shí)需要在布線,、在線電阻(起限流、耦合作用)上做一些調(diào)整,。

　　對(duì)于車用電子設(shè)備廠商來(lái)說(shuō),，好的保護(hù)方案既能提高產(chǎn)品的可靠性，又能降低總體成本,。合理的硬件保護(hù),，能夠保證設(shè)備不受異常侵害,，從而提升產(chǎn)品品質(zhì),，降低保修、維護(hù)成本,。