車載信息中心電路保護措施的介紹與分析
新型客車、卡車、公共汽車甚至摩托車都已成為移動的網絡,將眾多特征和功能連接在一起,如內置控制、移動媒體和無線網絡。信息娛樂系統、遠程信息處理、安全控制等的應用均需使用幾種現有的網絡標準,如LIN、CAN、MOST、IDB-1394、FlexRay、Byteflight 、內置控制藍牙和其他標準。
網絡應用可通過線束進行物理連接。絕大多數內置控制器、內置或接插式多媒體以及無線網絡功能通過車載電池直接供電或通過點火開關通電。不斷增多的敏感車載電子設備容易受到電氣系統本身、人為干擾或甩負荷變化的影響。
圖1中顯示了最常見的電源軌瞬態,從嚴重的低電平—高能量到高電平—低能量的瞬態變化。特別關注的是,這些電源系統上的瞬態變化應滿足ISO7637-2和ISO10605標準。
甩負荷和跨接起動產生了最具能量的瞬態。當汽車啟動時會產生6V的瞬態突變,導致電源電壓降至6V。當交流發電機產生充電電流時,充電電池與交流發電機斷開,從而產生出甩負荷。
+100/-150V的峰電位是由于電燃汽油混合物時的點火程序所產生的。峰電位的頻率決定于汽缸的 數量和發到發動機的轉速。
超出電池電壓的過電壓突然變更會導致24V的跨接起動瞬態。電池顛倒瞬態是由無意的顛倒電池而產生的。
圖2顯示數據線路上產生的瞬態主要是ESD浪涌。盡管此類浪涌為低能量,但是會產生強大的電磁場。
表1列出了幾種網絡應用以及常用于防止電路損傷的泰科電子的設備。
數據線路可以包括媒體傳輸線、數據總線和傳感器數據線路,應特別注意是否符合AEC-Q和ISO 10605標準。ISO10605 ±25kV的ESD浪涌測試可應用于整個系統,并可模仿人體接觸周圍電子模塊所產生的ESD影響。AEC-Q標準注重設備強度,包括人體模型測試、機械模型測試和充電設備模型測試(AEC-Q200針對無源元件而AEC-Q101適合分立的半導體)。
避免網絡和聯接元件受上述各種過電流、過電壓或過熱情況的影響而產生損傷,對于汽車制造商和元件供應商都提出了復雜的設計要求。
12V直流電情況下單線運行的總線速度達到20kbps,LIN(本地互聯網)提供低成本的車載網絡并補充了現有的車載服用網絡。LIN的典型應用包括開關、驅動器(如抬窗鎖門模塊)、調整舒適度的身體控制電子元件(如門、方向盤、座位和視鏡模塊)、以及電動機和傳感器(如恒溫空調、照明、雨刷感應器、智能雨刷、智能交流發電機和開關面板)。
LIN總線拓撲利用一臺獨立主機或ECU(電子控制單元)以及多個節點,如圖3所示。連接應用模塊至車載網絡使其可進行診斷和提供服務。
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