运用带PolySwitch PPTC器件进行汽车线束保护的优势

这是一种优化的线束保护方案，它具有树状层次结构，主电力"干线"分为若干较小的"分支"，而在每个节点提供过流保护。这种架构允许使用规格更孝更节省空间的电线，从而降低了车重和成本。它还有助于改善系统保护并提供故障隔离，因此极大地提高了可靠性。图1b给出了分散式架构的示意图，其中多个接线箱 (用黄色表示)通过电源总线供电。每条从接线箱出来、接到电源、再到不同功能装置的电线都可以用一个可复位的电路保护器件保护。图2是局部分布式架构的一个简化版本，其中每个接线箱要么直接对一个模块供电，要么对另一个为外围负载提供电力的节点模块供电。

图2. 局部分布式汽车线束架构的细节

　　使用PolySwitch过流保护器件可以实现分散式电气系统架构。鉴于汽车级器件的可用性和在继电器上可以期待的可靠性，这些模块可以开关(切换)并保护自身的输出负载并安装在不便维修的位置。

　　由于PolySwitch器件的采用不再需要经过便于用户接近的中央熔断器座进行配电布线，因此可以按照电源与负载之间最直接的路径完成布线。从而缩短了电线长度，减小了电线规格，不仅节省了大量空间、尺寸和成本，也减少了车辆中使用的各种端子、触点、开关和电子驱动电路。此外，分散式架构还可以减少所需的连接器和接线箱数量及尺寸。比如，通过在车门模块中采用PolySwitch器件，可以使用一条电力馈线，节省了电线，降低了成本和接线箱尺寸。

表. 传统熔断与分散式线束保护架构的电线重量比较。电线重量计算以铜密度8.96x10-6kg/mm3为依据

　　表1给出了与传统熔断保护技术相比，采用分散式架构和PolySwitch器件所能节省的重量。（注意，如前面所述，本例中使用的最小电线规格为0.35 mm，而有些应用中可以使用规格更小的电线。）

　　使用不需要司机维护的可复位电路保护器件为设计人员提供了大量可单独使用也可组合使用的解决方案。位于仪表面板中的单一接线箱可能仍然要使用。与熔断器不同的是，为便于更换，熔断器必须安装在接线箱上部，而PPTC器件可以嵌入接线箱内或安装在接线箱的其他表面上，从而减少了正面的面积需求，如图3所示。

　　此外，通过把保护器件靠近连接器摆放，可以缩短轨迹长度，接线箱外观尺寸也可以缩小。也可以选择把接线箱分成若干较小的单元，并围绕车身重新选择它们的位置，而不用考虑是否便于用户接近。在这种情况下，PolySwitch器件可以帮助设计人员实现能更加严格地反映优化的树形结构及其伴随效益的电气结构。

　　PolySwitch器件具有各种形状系数，便于实现与接线箱或电器组件之间的各种接口方案。插装式(通孔)器件和表面安装器件使其适合安装在使用印刷电路板的熔断器盒或模块内。Strap器件则可以用于金属电极连接。

　　新一代PolySwitch片式器件还可以象插片式熔断器或双金属断路器那样插入接线盒内。虽然这些器件可以自动复位，不需要用户更换它们，片式器件外形可以让设计人员更换熔断器或双金属器件，而不用等待下一次重新设计接线盒。

图3. 传统接线盒设计(左)与尺寸缩小的接线盒设计(右)之比较

　　提高可靠性

　　除了节省重量和成本之外，电路保护器件的可靠性也是决定如何保护车辆电气系统的关键因素之一。与熔断器相比，PPTC器件具有明显的优势，它们能够耐受汽车环境中的各种过流事件-包扩诸如导线绝缘层磨损和连接器中接线端子松动等情况，而不会造成器件烧毁或降级。

　　PolySwitch器件是用导电填料制造的，如炭黑，可以提供贯穿器件的导电通道。这种器件在正常工作条件下具有电阻较低的特性，而当过多电流流经该器件时，其温度会升高，晶体状聚合物会改变成非晶态。

　　如图4所示，这种瞬态会造成聚合物膨胀，导电聚合物内的导电通路断路。在故障时间过程中，器件电阻一般会增大三个数量级甚至更高。升高的电阻有助于保护电路中的设备，方法是把故障条件下流动的电流降低至较低的稳态水平。故障被排除、电路重新加电前该器件将始终保持在锁闭(高电阻)位置；在这段时间内导电复合材料逐步冷却并结晶，使PolySwitch器件恢复至低电阻状态，并使受到影响的设备恢复至正常工作状态。

图4. PolySwitch通过从低阻状态转变为高阻状态来响应过流或过温条件，帮助保护电路

　　技术比较

由于熔断器是单一用途器件，热容量较低，在某些应用中它们必须选择"加大"规格，或者规定升高的额定电流，以便防止"误烧毁 (nuisanceblow)"。与之相反的是，PPTC 器件的热容量和跳闸温度允许更密切地配合设备的损伤电流，因此缩短了较低电流故障事件中的激活时间。在某些配置中，PPTC器件在指定故障电流下激活比熔