电力传动系的电路保护
:是由电动负载的各种切换(电机和电感负载)和意外断开所造成的。这三种脉冲有相似性:
·脉冲 1:表示电感负载(例如电机)与电源意外断开连接,存储的电荷被转储到电源电路的情况。
·脉冲 2a 和 2b:表示"受害"电路并联的负载电流突然断开,以及直流电机在点火关闭后所产生的电压瞬变。
·脉冲 3a 和 3b:表示由开关元器件产生的电压瞬变或"脉冲群" - 类似于工业应用中的电快速瞬变。
·脉冲 5a:是两个标准之间存在差异的地方。这种脉冲代表的是车辆中(例如混合动力电动汽车 )有 交流发电机且在电池充电时电池引线断开的情况。这会导致大量的能量被释放(倾注)到电源电路中。脉冲的持续时间在 40ms 到 400ms 之间,电压和交流发电机电阻值由最终用户确定。
o两个标准之间最重要的区别在于电气系统将承受的这些负载突降脉冲的次数。对于 ISO 7673-2,只需要对系统脉冲一次。对于 ISO 16750-2,要求更为严格,需要 10 次脉冲(每次脉冲间隔 1 分钟)。这会影响到保护方案,因为转而采用 ISO 16750-2 将会增加保护元件上电应力的次数。
适当的切换事件和负载突降保护的注意事项
电路保护器件,包括瞬态电压抑制(TVS)二极管和压敏电阻,是保护敏感电子设备免受上面描述的电压和电流瞬变的影响的最有效方法。选择 TVS 二极管是因为它们是具有快速响应时间(低钳位电压)和低泄漏电流的硅雪崩器件,还因为它们没有损耗因数。压敏电阻通常被用作瞬变浪涌保护的一线解决方案。具体的例子包括保护车内电子设备的超小型表面贴装多层压敏电阻(MLV)以及保护更接近于交流发电机本身的电源电路的金属氧化物压敏电阻(MOV)。
二极管应符合 AEC-Q101 标准要求;压敏电阻应符合 AEC-Q200 标准要求
正如上文所讨论的 ESD 保护解决方案,汽车电子协会(AEC)元器件技术委员会制定了严格的指导准则,制造商在设计、生产和测试在汽车中使用的元器件时必须遵守。在汽车工业中使用的保护器件必须承受瞬变、机械和热环境,还要钳位至够低的电压以保护集成电路。在为汽车应用选择合适的 TVS 二极管时,设计工程师应该寻找能够提供适合汽车应用的峰值脉冲功率耗散额定值的产品。典型的额定值范围为:从 200W 到 3000W(10/1000μs)(仅经历最小的瞬态能量(脉冲 1、2 和 3)的电路), 2200W(必须经受未钳位负载突降(脉冲 5a)和其他瞬态电压事件的电路)。
针对交流发电机瞬变的保护,替代的电路保护解决方案会用到 MOV。为了保护敏感的电子设备免受因负载突降事件引起的电压瞬变的影响,所选择的 MOV 需要提供高达 5KA(8/20μs 脉冲)的高峰值浪涌电流额定值,以及可靠性的能量吸收能力。工程师应只选择和信赖符合行业标准 AEC-Q200(表 10)、ISO 7637-2 以及 ISO 16750-2 要求的 MOV 器件。
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