時的點火程序所產(chǎn)生的,。峰電位的頻率決定于汽缸的 數(shù)量和發(fā)到發(fā)動機的轉速。
超出電池電壓的過電壓突然變更會導致24V的跨接起動瞬態(tài)。電池顛倒瞬態(tài)是由無意的顛倒電池而產(chǎn)生的,。
圖2顯示數(shù)據(jù)線路上產(chǎn)生的瞬態(tài)主要是ESD浪涌。盡管此類浪涌為低能量,,但是會產(chǎn)生強大的電磁場,。
表1列出了幾種網(wǎng)絡應用以及常用于防止電路損傷的泰科電子的設備。
數(shù)據(jù)線路可以包括媒體傳輸線、數(shù)據(jù)總線和傳感器數(shù)據(jù)線路,,應特別注意是否符合AEC-Q和ISO 10605標準,。ISO10605 ±25kV的ESD浪涌測試可應用于整個系統(tǒng),并可模仿人體接觸周圍電子模塊所產(chǎn)生的ESD影響,。AEC-Q標準注重設備強度,,包括人體模型測試、機械模型測試和充電設備模型測試(AEC-Q200針對無源元件而AEC-Q101適合分立的半導體),。
避免網(wǎng)絡和聯(lián)接元件受上述各種過電流,、過電壓或過熱情況的影響而產(chǎn)生損傷,對于汽車制造商和元件供應商都提出了復雜的設計要求,。
LIN拓撲:電路保護措施
12V直流電情況下單線運行的總線速度達到20kbps,,LIN(本地互聯(lián)網(wǎng))提供低成本的車載網(wǎng)絡并補充了現(xiàn)有的車載服用網(wǎng)絡。LIN的典型應用包括開關,、驅動器(如抬窗鎖門模塊),、調整舒適度的身體控制電子元件(如門、方向盤,、座位和視鏡模塊),、以及電動機和傳感器(如恒溫空調、照明,、雨刷感應器,、智能雨刷、智能交流發(fā)電機和開關面板),。
LIN總線拓撲利用一臺獨立主機或ECU(電子控制單元)以及多個節(jié)點,,如圖3所示。連接應用模塊至車載網(wǎng)絡使其可進行診斷和提供服務,。
除非在LIN標準中明確說明以外,,所有電壓可參照當?shù)谽CU接地且正電流流入ECU。如果存在一個集成電阻/二極管網(wǎng)絡,,總線路和ECU內部供電(VSUP)之間不可形成寄生電流通路,。這會對電路中的ESD浪涌遏制設備產(chǎn)生影響。
LIN總線標準要求當LIN總線路因正電壓小于26.5V或接地而出現(xiàn)短路時,,網(wǎng)絡應恢復正常工作,。物理層上的ESD浪涌電阻根據(jù)IEC61000-4-2要求必須符合最低放電電壓電平±2kV。然而,,ECU連接器上可能會出現(xiàn)達到±8kV的電平,。
需要通過過電流保護對出現(xiàn)故障或過載現(xiàn)象時進行過電流限制。同時也需要通過電路保護設備限制電壓尖峰或處于穩(wěn)定的過電壓狀況,。
圖4為協(xié)同的電路保護圖,,顯示出一個設置在功率輸入的可復位PolySwitch器件如何在電源輸入端保護ECU和LIN節(jié)點連接器免受過電流情況的損傷,,以及一個MLV(多層電壓敏電阻器)如何為車載網(wǎng)絡應用提供所需的高電流處理和能量吸收的過電壓保護。
CAN拓撲:電路保護措施
CAN (控制域) 標準具有中速的特點 (高速CAN達到1Mbps),。單通道,、雙線且容錯,此協(xié)議是最普遍使用的車載總線設計,,但是也應用到許多其他產(chǎn)業(yè)中,。
CAN總線收發(fā)器可允許總線供電電壓高達+/-80V直流電。然而,,甩負荷浪涌會產(chǎn)生出比ISO-7637-2標準(最大86.5V)中規(guī)定的更高瞬態(tài),,可能會損傷收發(fā)器。收發(fā)器的操作電流也因供貨商的不同而有所差異,。
圖5顯示了如何在電源輸入端應用可復位PolySwitch設備和MOV(金屬氧化電壓敏電阻器)從而避免因車載供電系統(tǒng)中心的浪涌電流和電壓異常而產(chǎn)生的損傷,。
CAN接收器I/O上的兩個MLV可提供較低電容分路防護,避免共模電壓階躍而產(chǎn)生的電磁輻射(EME)的影響,。
泰科車載級PolySwitch設備達到AEC-Q200和SAE2685的嚴格要求,,且具有大范圍的電氣特征和結構因子從而提供最有效的保護方案。
PolySwitch設備如同傳統(tǒng)保險絲一樣在出現(xiàn)故障時阻斷危險的高電流,。但是與傳統(tǒng)保險絲不同的是它可以在故障排除,電路重啟后自動恢復,。它的另外一個優(yōu)點是具有相對靈活的結構因子,,使其可以直接安裝到電路板上和設置在電子模塊、接線箱和配電中心內部,。
泰科電子的MOV設備可以與設備或被保護元件平行安裝,。如果出現(xiàn)過電壓情況,MOV設備迅速從高阻狀態(tài)轉入低阻狀態(tài),,從而將元件上的瞬態(tài)電壓降至安全的工作電平,。正常工作情況下,過電壓設備為高阻設備,,不應對常規(guī)系統(tǒng)操作產(chǎn)生影響,。該設備的低漏電功能也可改善電池的放電率。
MOST拓撲:電路保護措施
MOST (媒體導向系統(tǒng)傳輸)可為塑料光纖同步和異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊曨l和音頻功能和支持速度高達40+Mbps,。MOST收發(fā)器適用于需要進行實時處理的高寬帶設備,,如DVD播放器、耳機,、GPS設備和聲音控制,。
實際上,MOST是一個節(jié)點網(wǎng)絡,,用于傳輸車載多媒體和信息娛樂系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種不同信號和數(shù)據(jù)流,。
MOST標準支持多種物理接口,,如圖6所示。MOST標準中,,這些應用可參考功能塊,。每個功能塊包括幾種功能(如一個CD播放器可以包括播放、停止,、彈出和播放時間等功能),。
MLV通常用于ESD保護的供電總線,連同可復位過電流保護的PolySwitch設備,。低電容PESD設備或PESD陣列可安裝在ESD保護的數(shù)據(jù)線路上,。
IDB-1394拓撲:電路保護措施
IDB-1394車載結構可分為內置網(wǎng)絡和客戶便利端口,簡稱CCP,,如圖7所示,。該標準顯示了一種類似于現(xiàn)有MOST標準的一種內置塑料光纖(POF)車載網(wǎng)絡。然后,,該網(wǎng)絡更加穩(wěn)固且更易使用,。多種電子元件可以連接到此網(wǎng)絡,如DVD播放器,、視屏顯示器,、導航系統(tǒng)、無線電主機以及通訊設備,。
CCP端口包括一個車載等級1394b的物理層和連接器,,允許用戶將便攜式設備連接到車輛,通過IDB-1394接口獲取音頻和視頻服務,。CCP端口采用標準連接器,,專為該設備供電而設計。
其供電特點無需額外電池或單獨電源線,,讓客戶無需為插入的設備是否已經(jīng)通電而擔憂,。
IDB-1394為高速多媒體應用而設計,總線速度高達800Mbps且要求通電端口具有可復位過電流保護,。如圖8所示,,PolySwitch設備可用于在出現(xiàn)故障時限制危險高電流。MLV可安裝到供電總線上避免ESD浪涌和過電壓瞬態(tài)所產(chǎn)生的損害,。低電容PESD設備或PESD陣列也可安裝在數(shù)據(jù)線路上幫助提供ESD保護,。
FlexRay拓撲:電路保護措施
FlexRay協(xié)議專為線控應用所設計,如線控剎車和線控方向盤,。該線控網(wǎng)絡方式支持同步和異步數(shù)據(jù)傳輸,,數(shù)據(jù)傳輸率約為10Mb/s,具有時間觸發(fā)和事件觸發(fā)行為,、冗位和容錯的特點,。
該結構支持一“束”2個節(jié)點至64個節(jié)點,,其功能主要依靠于兩種類型的處理器—ECU和“活動星”。FlexRay通訊通過一個常用總線或一個星形連接在ECU之間進行,。FlexRay元件的總線輸入必須避免在總線路和系統(tǒng)供電電壓或地電位之間出現(xiàn)短路現(xiàn)象,。
圖9顯示了ECU的調整后過電流/過電壓保護方案。該方案利用一
個PolySwitch設備進行過電流保護,,
byteflight拓撲:電路保護措施
byteflight協(xié)議是一個車載數(shù)據(jù)總線,,為提供車載元件之間進行非常安全且容錯的電子通訊手段而開發(fā)。byteflight在總線,、星形或集群配置中通過2線或3線塑料光纖(POF)達到10Mbps以上的速度,。該系統(tǒng)結構中使用POF使其功能能夠在數(shù)據(jù)方面達到電氣上的獨立。然而,,節(jié)點仍然從車載供電總線處獲得電流,,而且會受到電磁干擾的影響。
構成該網(wǎng)絡的元件,,如微處理器,、byteflight控制器和光收發(fā)器,容易因供電尖峰和反向電壓而受到損傷,。集成電路(ICs)或許包括ESD保護,,但是通常限制在2kV以下。
如圖10所示,,PolySwitch設備和MLV可以保護這些模塊不受高能量過電壓和過電流瞬態(tài)的影響而產(chǎn)生損傷,。
藍牙拓撲:電路保護措施
藍牙標準雖然最初并非為車載環(huán)境而設計,但已經(jīng)為車輛和其系統(tǒng)之間進行溝通的移動電子設備創(chuàng)造了新的市場前景,,如手機、MP3播放器和導航設備,。
保護暴露在外的通訊界面不受因天線和儀器無線(RF)界面所產(chǎn)生的ESD和其他電壓浪涌的影響是一個相當重要的設計問題,。圖2顯示了一個PolyZen集成過電流/過電壓設備如何幫助保護藍牙模塊的功率輸入。MOV或表面安裝的MLV也可用于避免車載麥克風和擴音器界面上出現(xiàn)電壓瞬態(tài),。PESD設備可以用于避免電線出現(xiàn)ESD浪涌,。