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淺析如何用TVS管實現汽車電子元器件的保護

 

  汽車設計的一項主要挑戰是保護電子裝置(例如控制單元、感測器和資訊娛樂系統)免受電源線上出現的有害浪湧電壓、瞬態電壓、ESD和噪聲的損害。瞬態電壓抑制器(TVS管)是汽車電子保護的理想方案,其某些引數對這些應用來說非常重要,包括額定功率、斷態電壓、擊穿電壓、最大擊穿電壓。下面是這些引數的定義。

 

         

 

  一、額定功率

  TVS管的額定功率是在一定測試或應用條件下吸收浪湧的能力。10μs/1000μs脈衝波形的工業標準測試條件(Bellcore1089標準)如圖1所示。這個測試條件不同於8μs/20μs脈衝波形的TVS管

  電壓吸收能力測試條件,如圖2所示。

 

       

 

  二、擊穿電壓(VBR)

  擊穿電壓是器件進入雪崩擊穿的電壓,在資料表上的特定電流條件下對其進行測試(圖3)。

 

        

 

  三、擊穿電壓(VC:鉗位電壓)

  在特定的峰值脈衝電流定額下,TVS管上會出現鉗位電壓。TVS管的擊穿電壓在非常小的電流下測得(例如1mA或10mA),它不同於應用條件下的實際雪崩電壓。因此,半導體制造商所標註的是在大電流下的典型或擊穿電壓。

 

        

 

  四、斷態電壓(VWM):反向斷態工作電壓

  斷態電壓指的是TVS管在未擊穿情況下所能承受的最高電壓,它是在正常情況下不工作電路中保護器件的重要引數。在汽車中,一些汽車電子產品規範是根據“跳線跨接起動保護”的情況制定的。這種情況要求為12V型別電子裝置提供10分鐘24VDC,或為24V型別電子裝置提供10分鐘36VDC,而不損壞電路或者引起電路故障。因此,斷態電壓是汽車電子產品中TVS的一項關鍵引數。

 

       

 

  五、汽車電源線初級保護(甩負荷)

  電子控制單元、感測器和資訊娛樂系統等汽車電子裝置連線在一根電源線上(圖4)。這些電子產品的電源是電池和交流發電機,這兩種電源的輸出電壓都不穩定,容易受溫度、工作狀態和其他條件影響。此外,使用燃油噴射系統、閥、電機、電氣和水解控制器等電磁線圈負載的汽車系統,會把ESD、尖峰噪聲和其他型別的瞬態和浪湧電壓引入到電源和訊號線上。