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汽车应用电源线极性保护二极管的特性分析

汽车设计领域的主要挑战是保护电子元件(例如控制单元,传感器和娱乐系统)免受破坏性的反向电压,电压瞬变以及静电放电(ESD)和噪声干扰的影响。整流器是汽车电子电源线保护的理想解决方案。对于这些应用,需要考虑几个重要参数,包括正向电流,重复反向电压,正向浪涌电流和熔化速度。汽车电子设备测试条件和应用参数的极性保护的基本电路如图1所示。电路(A)仅提供极性保护,而电路(B)除提供极性保护外还提供负载突降抑制。以下内容是在选择用于汽车应用的电源线极性保护二极管时需要考虑的主要参数的定义。最大重复反向电压(VRRM)最大重复反向电压是二极管在反向偏置模式下可以承受的最大电压。在反向偏置模式下,流过二极管的泄漏电流将在二极管结中产生热量并引起热失控。模拟此情况的测试包括美国的ISO-7637-2脉冲1和3a以及日本的JASO D001-94标准类型B和E.Each。这些测试的峰值电压如下表所示。根据上述测试条件,用于电源线保护的二极管的VRRM对于12V电源线应为300 V-400V,对于24V电源线应为600V。产品简介中指定了正向电流(IF(AV))。正向电流通常是指在封装的热极限下,二极管在正向偏置状态下可以承受的最大平均正向电流。该参数与运行中的电路的电流消耗有关。如图2所示,正向电流能力将随二极管的结温而变化。其他相关参数包括热阻(由RqJC,RqJA,RqJL和RqJM等符号表示)。产品简介中指定的正向浪涌电流(IFSM)是指在指定的时间和脉冲条件下,二极管在正向偏置状态下可以承受的最大峰值电流。此额定值受二极管的热容量限制。正向浪涌电流规范与两个主要操作有关。 ISO-16750-2和JASO D001-94汽车标准包含模拟这两种操作的测试。第一项操作是保护电路免受负载突降条件期间发生的高电流的影响。模拟第二种操作的测试是ISO-7637-2脉冲2a和3b。这两个测试包括50ms和100ms的脉冲宽度和2Ω。 50& Omega;线路阻抗。与负载突降测试条件下的正向浪涌电流相比,这是一个相对较小的能量值。抑制负载突降的模拟测试包括ISO-16750-2测试A和B,JASO标准类型A和D以及其他测试。在这种情况下,高浪涌电流流过极性保护二极管,并且需要足够高的正向浪涌能力来避免故障。以下公式可用于估算负载突降抑制测试中的浪涌电流值:Ipeak =(Vpeak& VFd-Vclamping)/(Ri + Rzd)Vpeak:浪涌电压Vclamping:钳位电压VFd:极性保护二极管正向电压降Ri:线路阻抗Rzd:钳位元件的电阻。静电放电(ESD)静电放电会影响车辆电子模块的工作稳定性以及使用寿命期间的可靠性。 ISO-10605和JASO标准5.8指定了此参数的测试条件。非重复雪崩能量(EAS)二极管非重复雪崩能量是指二极管可以在偏置状态下吸收,以防止电路受到来自电动机和螺线管的感应瞬态反冲电压或感应的高反向电压的影响最大能量。当前没有针对该参数的汽车标准。汽车电子系统和组件的温度条件JASO规定了汽车电子系统和组件(例如后备箱,发动机和其他地方)的工作温度范围为40oC至+ 100oC。同时,在为汽车设计的电子单元中,有必要考虑保护电子单元免受感应单元的穿透或感应瞬态能量以及反向电连接的影响。瞬态能量由火花塞和驱动刮水器,制动器,门锁和其他组件的电机产生。还应考虑人和汽车内部的静电释放。