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[分享] 车载信息中心电路保护措施

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发表于 2015-9-1 02:06:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  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,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。

常见的电源轨瞬态

常见的电源轨瞬态

  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。

ESD浪涌

ESD浪涌

  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。

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

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: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。

LIN总线拓扑

LIN总线拓扑

  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。
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