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Tyco车载信息中心电路保护措施

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。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。

新式客车、货车、公共轿车乃至摩托车都已成为移动的网络,将很多特征和功用衔接在一起,如内置操控、移动媒体和无线网络。信息文娱体系、长途信息处理、安全操控等的运用均需运用几种现有的网络规范,如LIN、CAN、MOST、IDB- 1394、FlexRay、Byteflight 、内置操控蓝牙和其他规范。

  网络运用可经过线束进行物理衔接。绝大多数内置操控器、内置或接插式多媒体以及无线网络功用经过车载电池直接供电或经过焚烧开关通电。不断增多的灵敏车载电子设备简单遭到电气体系自身、人为搅扰或甩负荷改变的影响。

  图1中显现了最常见的电源轨瞬态,从严峻的低电平—高能量到高电平—低能量的瞬态改变。特别重视的是,这些电源体系上的瞬态改变应满意 ISO7637-2和ISO10605规范。

  甩负荷和跨接起动发生了最具能量的瞬态。当轿车发动时会发生6V的瞬态骤变,导致电源电压降至6V。当交流发电机发生充电电流时,充电电池与交流发电机断开,然后发生出甩负荷。
+100/-150V的峰电位是因为电燃汽油混合物时的焚烧程序所发生的。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忽然变更会导致24V的跨接起动瞬态。电池倒置瞬态是由无意的倒置电池而发生的。

  图 2显现数据线路上发生的瞬态首要是ESD浪涌。尽管此类浪涌为低能量,可是会发生强壮的电磁场。

  表1列出了几种网络运用以及常用于防止电路危害的泰科电子的设备。

  数据线路能够包含媒体传输线、数据总线和传感器数据线路,应特别注意是否契合AEC-Q和ISO 10605规范。ISO10605 ±25kV的ESD浪涌测验可运用于整个体系,并可仿照人体触摸周围电子模块所发生的ESD影响。AEC-Q规范注重设备强度,包含人体模型测验、机械模型测验和充电设备模型测验(AEC-Q200针对无源元件而AEC-Q101合适分立的半导体)。

  防止网络和联接元件受上述各种过电流、过电压或过热状况的影响而发生危害,关于轿车制造商和元件供给商都提出了杂乱的规划要求。

  LIN拓扑:电路维护办法

  12V 直流电状况下单线运转的总线速度到达20kbps,LIN(本地互联网)供给低成本的车载网络并弥补了现有的车载服用网络。LIN的典型运用包含开关、驱动器(如抬窗锁门模块)、调整舒适度的身体操控电子元件(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总线拓扑运用一台独立主机或ECU(电子操控单元)以及多个节点,如图3所示。衔接运用模块至车载网络使其可进行确诊和供给服务。

  除非在LIN规范中清晰阐明以外,一切电压可参照当地ECU接地且正电流流入ECU。假如存在一个集成电阻/二极管网络,总线路和ECU内部供电(VSUP)之间不行构成寄生电流通路。这会对电路中的ESD浪涌遏止设备发生影响。

  LIN总线规范要求当LIN总线路因正电压小于 26.5V或接地而呈现短路时,网络应康复正常作业。物理层上的ESD浪涌电阻依据IEC61000-4-2要求有必要契合最低放电电压电平±2kV。可是,ECU衔接器上可能会呈现到达±8kV的电平。

  需求经过过电流维护对呈现毛病或过载现象时进行过电流约束。一起也需求经过电路维护设备约束电压尖峰或处于安稳的过电压状况。

图4为协同的电路维护图,显现出一个设置在功率输入的可复位PolySwitch器材如安在电源输入端维护ECU和LIN节点衔接器免受过电流状况的危害,以及一个MLV(多层电压敏电阻器)怎么为车载网络运用供给所需的高电流处理和能量吸收的过电压维护。

  CAN 拓扑:电路维护办法

  CAN (操控域) 规范具有中速的特色 (高速CAN到达1Mbps)。单通道、双线且容错,此协议是最遍及运用的车载总线规划,可是也运用到许多其他工业中。

  CAN总线收发器可答应总线供电电压高达+/-80V直流电。可是,甩负荷浪涌会发生出比ISO-7637-2规范(最大86.5V)中规则的更高瞬态,可能会危害收发器。收发器的操作电流也因供货商的不同而有所差异。

  图5显现了如安在电源输入端运用可复位PolySwitch设备和MOV(金属氧化电压敏电阻器)然后防止因车载供电体系中心的浪涌电流和电压反常而发生的危害。

  CAN 接收器I/O上的两个MLV可供给较低电容分路防护,防止共模电压阶跃而发生的电磁辐射(EME)的影响。

  泰科车载级PolySwitch 设备到达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然后供给最有用的维护计划。

  PolySwitch 设备好像传统保险丝相同在呈现毛病时阻断风险的高电流。可是与传统保险丝不同的是它能够在毛病扫除,电路重启后主动康复。它的别的一个长处是具有相对灵敏的结构因子,使其能够直接装置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设备能够与设备或被维护元件平行装置。假如呈现过电压状况,MOV设备敏捷从高阻状况转入低阻状况,然后将元件上的瞬态电压降至安全的作业电平。正常作业状况下,过电压设备为高阻设备,不应对惯例体系操作发生影响。该设备的低漏电功用也可改进电池的放电率。

  MOST拓扑:电路维护办法

  MOST (媒体导向体系传输)可为塑料光纤同步和异步数据传输的视频和音频功用和支撑速度高达40+Mbps。MOST收发器适用于需求进行实时处理的高宽带设备,如DVD播映器、耳机、GPS设备和声响操控。

  实际上,MOST是一个节点网络,用于传输车载多媒体和信息文娱体系中呈现的各种不同信号和数据流。

  MOST规范支撑多种物理接口,如图6所示。MOST规范中,这些运用可参阅功用块。每个功用块包含几种功用(如一个CD播映器能够包含播映、中止、弹出和播映时刻等功用)。

  MLV一般用于ESD维护的供电总线,连同可复位过电流维护的PolySwitch设备。低电容PESD设备或 PESD阵列可装置在ESD维护的数据线路上。

  IDB- 1394拓扑:电路维护办法

  IDB-1394车载结构可分为内置网络和客户便当端口,简称CCP,如图7所示。该规范显现了一种类似于现有MOST规范的一种内置塑料光纤(POF)车载网络。然后,该网络愈加安定且更易运用。多种电子元件能够衔接到此网络,如DVD播映器、视屏显现器、导航体系、无线电主机以及通讯设备。

  CCP 端口包含一个车载等级1394b的物理层和衔接器,答运用户将便携式设备衔接到车辆,经过IDB-1394接口获取音频和视频服务。CCP端口选用规范衔接器,专为该设备供电而规划。

  其供电特色无需额定电池或独自电源线,让客户无需为刺进的设备是否现已通电而忧虑。

IDB-1394 为高速多媒体运用而规划,总线速度高达800Mbps且要求通电端口具有可复位过电流维护。如图8所示,PolySwitch设备可用于在呈现毛病时约束风险高电流。MLV可装置到供电总线上防止ESD浪涌和过电压瞬态所发生的危害。低%&&&&&%PESD设备或PESD阵列也可装置在数据线路上协助供给ESD维护。

  FlexRay 拓扑:电路维护办法

  FlexRay协议专为线控运用所规划,如线控刹车和线控方向盘。该线控网络方法支撑同步和异步数据传输,数据传输率约为10Mb/s,具有时刻触发和事情触发行为、冗位和容错的特色。

  该结构支撑一“束”2个节点至64个节点,其功用首要依托于两种类型的处理器—ECU和“活动星”。 FlexRay通讯经过一个常用总线或一个星形衔接在ECU之间进行。FlexRay元件的总线输入有必要防止在总线路和体系供电电压或地电位之间呈现短路现象。

  图9显现了ECU的调整后过电流/过电压维护计划。该计划运用一个PolySwitch设备进行过电流维护。

  byteflight 拓扑:电路维护办法

  byteflight协议是一个车载数据总线,为供给车载元件之间进行十分安全且容错的电子通讯手法而开发。byteflight在总线、星形或集群装备中经过2线或3线塑料光纤(POF)到达10Mbps以上的速度。该体系结构中运用POF使其功用能够在数据方面到达电气上的独立。可是,节点依然从车载供电总线处取得电流,并且会遭到电磁搅扰的影响。

  构成该网络的元件,如微处理器、 byteflight操控器和光收发器,简单因供电尖峰和反向电压而遭到危害。%&&&&&%(%&&&&&%s)或许包含ESD维护,可是一般约束在2kV以下。

  如图10所示,PolySwitch设备和MLV能够维护这些模块不受高能量过电压和过电流瞬态的影响而发生危害。

  蓝牙拓扑:电路维护办法

  蓝牙规范尽管开始并非为车载环境而规划,但现已为车辆和其体系之间进行交流的移动电子设备发明了新的市场前景,如手机、MP3播映器和导航设备。

  维护露出在外的通讯界面不受因天线和仪器无线(RF)界面所发生的ESD和其他电压浪涌的影响是一个适当重要的规划问题。图2显现了一个PolyZen集成过电流/过电压设备怎么协助维护蓝牙模块的功率输入。MOV或外表装置的MLV也可用于防止车载麦克风和扩音器界面上呈现电压瞬态。PESD设备能够用于防止电线呈现ESD浪涌。

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