Tyco车载信息中心电路保护措施

新型客车、卡车、公共汽车甚至摩托车都已成为移动的网络，将众多特征和功能连接在一起，如内置控制、移动媒体和无线网络。信息娱乐系统、远程信息处理、安全控制等的应用均需使用几种现有的网络标准，如LIN、CAN、MOST、IDB- 1394、FlexRay、Byteflight 、内置控制蓝牙和其他标准。

　　网络应用可通过线束进行物理连接。绝大多数内置控制器、内置或接插式多媒体以及无线网络功能通过车载电池直接供电或通过点火开关通电。不断增多的敏感车载电子设备容易受到电气系统本身、人为干扰或甩负荷变化的影响。

　　图1中显示了最常见的电源轨瞬态，从严重的低电平-高能量到高电平-低能量的瞬态变化。特别关注的是，这些电源系统上的瞬态变化应满足 ISO7637-2和ISO10605标准。

　　甩负荷和跨接起动产生了最具能量的瞬态。当汽车启动时会产生6V的瞬态突变，导致电源电压降至6V。当交流发电机产生充电电流时，充电电池与交流发电机断开，从而产生出甩负荷。
+100/-150V的峰电位是由于电燃汽油混合物时的点火程序所产生的。峰电位的频率决定于汽缸的数量和发到发动机的转速。

　　超出电池电压的过电压突然变更会导致24V的跨接起动瞬态。电池颠倒瞬态是由无意的颠倒电池而产生的。

　　图 2显示数据线路上产生的瞬态主要是ESD浪涌。尽管此类浪涌为低能量，但是会产生强大的电磁场。

　　表1列出了几种网络应用以及常用于防止电路损伤的泰科电子的设备。

　　数据线路可以包括媒体传输线、数据总线和传感器数据线路，应特别注意是否符合AEC-Q和ISO 10605标准。ISO10605 ±25kV的ESD浪涌测试可应用于整个系统，并可模仿人体接触周围电子模块所产生的ESD影响。AEC-Q标准注重设备强度，包括人体模型测试、机械模型测试和充电设备模型测试（AEC-Q200针对无源元件而AEC-Q101适合分立的半导体）。

　　避免网络和联接元件受上述各种过电流、过电压或过热情况的影响而产生损伤，对于汽车制造商和元件供应商都提出了复杂的设计要求。

　　LIN拓扑：电路保护措施

　　12V 直流电情况下单线运行的总线速度达到20kbps，LIN（本地互联网）提供低成本的车载网络并补充了现有的车载服用网络。LIN的典型应用包括开关、驱动器（如抬窗锁门模块）、调整舒适度的身体控制电子元件（如门、方向盘、座位和视镜模块）、以及电动机和传感器（如恒温空调、照明、雨刷感应器、智能雨刷、智能交流发电机和开关面板）。

　　LIN总线拓扑利用一台独立主机或ECU（电子控制单元）以及多个节点，如图3所示。连接应用模块至车载网络使其可进行诊断和提供服务。

　　除非在LIN标准中明确说明以外，所有电压可参照当地ECU接地且正电流流入ECU。如果存在一个集成电阻/二极管网络，总线路和ECU内部供电（VSUP）之间不可形成寄生电流通路。这会对电路中的ESD浪涌遏制设备产生影响。

　　LIN总线标准要求当LIN总线路因正电压小于 26.5V或接地而出现短路时，网络应恢复正常工作。物理层上的ESD浪涌电阻根据IEC61000-4-2要求必须符合最低放电电压电平±2kV。然而，ECU连接器上可能会出现达到±8kV的电平。

　　需要通过过电流保护对出现故障或过载现象时进行过电流限制。同时也需要通过电路保护设备限制电压尖峰或处于稳定的过电压状况。

图4为协同的电路保护图，显示出一个设置在功率输入的可复位PolySwitch器件如何在电源输入端保护ECU和LIN节点连接器免受过电流情况的损伤，以及一个MLV（多层电压敏电阻器）如何为车载网络应用提供所需的高电流处理和能量吸收的过电压保护。

　　CAN 拓扑：电路保护措施

　　CAN (控制域) 标准具有中速的特点 (高速CAN达到1Mbps)。单通道、双线且容错，此协议是最普遍使用的车载总线设计，但是也应用到许多其他产业中。

　　CAN总线收发器可允许总线供电电压高达+/-80V直流电。然而，甩负荷浪涌会产生出比ISO-7637-2标准（最大86.5V）中规定的更高瞬态，可能会损伤收发器。收发器的操作电流也因供货商的不同而有所差异。

　　图5显示了如何在电源输入端应用可复位PolySwitch设备和MOV（金属氧化电压敏电阻器）从而避免因车载供电系统中心的浪涌电流和电压异常而产生的损伤。

　　CAN 接收器I/O上的两个MLV可提供较低电容分路防护，避免共模电压阶跃而产生的电磁辐射(EME)的影响。

　　泰科车载级PolySwitch 设备达到AEC-Q200和SAE2685的严格要求，且具有大范围的电气特征和结构因子从而提供最有效的保护方案。

　　PolySwitch 设备如同传统保险丝一样在出现故障时阻断危险的高电流。但是与传统保险丝不同的是它可以在故障排除，电路重启后自动恢复。它的另外一个优点是具有相对灵活的结构因子，使其可以直接安装到电路板上和设置在电子模块、接线箱和配电中心内部。

　　泰科电子的MOV设备可以与设备或被保护元件平行安装。如果出现过电压情况，MOV设备迅速从高阻状态转入低阻状态，从而将元件上的瞬态电压降至安全的工作电平。正常工作情况下，过电压设备为高阻设备，不应对常规系统操作产生影响。该设备的低漏电功能也可改善电池的放电率。