汽車(chē)設計領(lǐng)域的一個(gè)重大挑戰是保護電子部件——如控制單元、傳感器和娛樂(lè )系統——不受出現在電力在線(xiàn)的具有破壞性的反向電壓、電壓瞬變、靜電放電 (ESD) 及噪聲的干擾。

 

汽車(chē)電子設備中用于極性保護的基本電路如圖 1 所示。電路 (A) 只提供極性保護，而電路 (B) 除了提供極性保護以外還提供負載突降抑制。下文將對在為汽車(chē)應用選擇電力線(xiàn)極性保護二極管時(shí)需要考慮的主要參數進(jìn)行介紹，供大家在選型時(shí)參考。

 

 

圖1，汽車(chē)電子設備中基本極性保護電路

 

 

最大重復反向電壓是二極管在反向偏壓模式中能夠承受的最大電壓。在反向偏壓模式中，流過(guò)二極管的漏電流會(huì )在二極管結中產(chǎn)生熱量并導致熱失控。模擬該條件的測試包括美國的 ISO-7637-2 pulse 1 和 3a 以及日本的 JASO D001-94 標準 type B 和 E.Each，這些測試的峰電壓如下表所示。

 

表1，不同標準的最大重復反向電壓

 

按照上面的測試條件，用于電力線(xiàn)保護的二極管的 VRRM 對 12V 電力線(xiàn)應當為 300 V - 400V，對 24V 電力線(xiàn)應當為 600V。

 

 

產(chǎn)品介紹中規定的正向電流通常是指在封裝的熱限條件下，二極管在正向偏壓狀態(tài)中能夠承受的最大平均正向電流。此參數與工作中電路的電流消耗有關(guān)。

 

正向電流能力會(huì )隨二極管的結溫而變化，如圖 2 所示。其他相關(guān)參數包括熱阻（以 RqJC、RqJA、RqJL 和 RqJM 等符號表示）。

 

圖2，整流器的最大正向電流降負荷曲線(xiàn)

 

 

 

產(chǎn)品介紹中規定的正向浪涌電流是指二極管在規定時(shí)間和脈沖條件范圍內在正向偏壓狀態(tài)中能夠承受的最大峰電流。此額定值受二極管熱容量的限制。

 

正向浪涌電流規格與兩個(gè)主要操作有關(guān)，ISO-16750-2 和 JASO D001-94 汽車(chē)標準包含模擬這兩個(gè)操作的測試。第一個(gè)操作是保護電路不受負載突降條件期間發(fā)生的高電流的干擾。模擬第二個(gè)操作的測試是 ISO-7637-2 Pulse 2a 和 3b，這兩個(gè)測試分別由 50 ms 和 100 ms 脈沖寬度與2 Ω 和 50 Ω 線(xiàn)路阻抗組成。與負載突降測試條件下的正向浪涌電流相比，這是一個(gè)相對較小的能量值。
 

圖3，負載突降抑制原理圖

 

負載突降抑制的模擬測試包括ISO-16750-2 測試 A 和 B、JASO 標準 type A 和 D 等其他測試。
 

 

表2，不同標準下負載突降抑制的模擬測試

 

在此情形中，高浪涌電流流過(guò)極性保護二極管，而且要求足夠高的正向浪涌能力來(lái)避免故障發(fā)生?？梢允褂孟旅娴墓絹?lái)估計負載突降抑制測試中的浪涌電流值：

Ipeak = ( Vpeak – VFd - Vclamping) / (Ri + Rzd)

Vpeak：浪涌電壓

Vclamping：箝位電壓

VFd：極性保護二極管的正向壓降

Ri：線(xiàn)路阻抗

Rzd：箝位組件的電阻

 

圖4，ISO-16750-2測試A的規定

 

 

靜電放電會(huì )影響車(chē)載電子模塊的工作穩定性和使用壽命期間的可靠性。

 

ISO-10605 和 JASO 標準 5.8 規定了針對該參數的測試條件。

 

 

二極管的非重復雪崩能量是指二極管為了防止電路受到來(lái)自電機和螺線(xiàn)管的感應瞬態(tài)反沖電壓或者感應高反向電壓的沖擊，在偏壓狀態(tài)中能夠吸收的最大能量。目前還沒(méi)有針對該參數的汽車(chē)標準。

 

 

JASO 根據汽車(chē)電子系統和部件的位置（如行李箱、發(fā)動(dòng)機和其他地方）將其工作溫度范圍規定為 – 40oC 至 + 100oC。

 

在設計用于汽車(chē)的電子單元時(shí)，要考慮保護電子單元不受來(lái)自感應單元的穿透或感應瞬態(tài)能量以及反向電連接的沖擊。瞬態(tài)能量是由火花塞和驅動(dòng)雨刷、制動(dòng)器、門(mén)鎖和其他部件的電機產(chǎn)生的。另外還要考慮來(lái)自人和汽車(chē)內飾的靜電放電。