用于汽车电子保护的瞬态电压抑制器(TVS)
6:针对ISO-7637-2测试条件,标准的VS和Ri取值范围分别为65V~87V和0.5Ω~4Ω。
在87V电源电压(Vs)、13.5V电池电压(Vbatt.)、0.75Ω Ri和400ms的ISO-7637-2测试中,Vishay公司SM5S24A电流和电压波形如图7A所示。
在图7B中,在87V VS、13.5V Vbatt.,0.5Ω Ri和400ms脉宽的ISO-7637-2测试中,甩负荷TVS的钳位电压和电流失效,因为器件耗散过大。钳位电压下降到接近于0,而流过器件的电流上升到线路阻抗允许的最大值。
在具有13.5V Vbatt和400ms脉宽的ISO-7637-2 pulse 5测试条件下,Vishay甩负荷TVS的最大钳位性能如图7C所示。为防止出现图7B中的失效,需要充分考虑TVS的最大定额。
针对负向瞬态电压和反向电源电压的保护
用于汽车电子初级保护的甩负荷TVS有两类:外延型和非外延型。在反偏模式下,这两组产品具有相似的击穿工作特性。不同之处在于,外延型TVS在正向模式下具有低正向压降(VF)特性,非外延型TVS在相同条件下VF相对较高。这个特性对加在电源线上的反向电压很重要。大多数CMOS IC和大规模集成电路(LSI)的反向电压特性都很差。
MOSFET的栅极在-1V或更低的反向电压下也很脆弱。在反向电源输入模式中,电源线电压与TVS VF的电压相同。这种反偏模式会引起电子线路故障。外延型TVS的低正向压降能够很好地解决这个问题。保护电路免受反向电源输入损害的另一种方法是在电源线上使用一个极性保护整流器,如图8所示。极性保护整流器应该有足够的正向额定电流及正向浪涌和反向电压性能。
图9:次级保护电路
汽车系统中保护电路的初级对象是高浪涌电压,但是被钳位的电压仍然很高。因此,在24V动力总成中的次级保护特别重要,比如卡车和货车中的动力总成。其主要原因是因为大多数稳压器和DC-DC转换器IC的最大输入电压是45V~60V。对于此类应用,建议使用图9中的次级保护。
图8:反偏状态
对于大多数稳压器和DC/DC转换器IC而言,电源电压要高于最小输入电压,以避免低压输入引起电路误操作。
安全性和可靠性也是汽车系统中非常重要的考虑因素,但这些内容不在本文的讨论范围之内。 电流变送器相关文章:电流变送器原理
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