在设计汽车的过程中,一个主要的难题是例如控制单元、传感器、信息娱乐系统等保护电子设备,免遭出现在电源线上的有害浪涌、电压瞬态、ESD和噪声的损害。瞬态电压抑制器(TVS)是用于保护汽车电子产品的理想方案,有些参数对这些应用来说非常重要,包括功率等级、关态电压、击穿电压、最大击穿电压。下面是这些参数的定义。
功率等级
TVS的功率等级是在一定测试或应用条件下吸收浪涌的能力。10 μs/1000 μs脉冲波形(Bellcore 1089标准)的行业标准测试条件如图1所示。这个测试条件不同于TVS瞬态电压吸收能力的测试条件,吸收能力的测试采用8 μs/20 μs脉冲波形,如图2所示。
图1:TVS的测试波形(Bellcore 1089) 图2:TVS的波形
击穿电压(VBR)
击穿电压是器件进入雪崩击穿的电压,采用数据表上的特定电流条件下进行测试。
最大击穿电压(VC:钳位电压)
在一定的峰值脉冲电流等级下,TVS上会出现钳位电压。TVS的击穿电压是在非常低的电流下测得的,例如1mA或10mA,不同于应用条件下的实际雪崩电压。因此,半导体制造商标注的典型或最大击穿电压对应的是大电流。
关态工作电压(VWM):工作时的关态反向电压
关态电压指的是 TVS在未击穿情况下所能承受的最高电压,是电路中在正常情况下不工作的保护器件的重要参数。在汽车里面,一些汽车电子产品的法规是根据“跳启动保护”的情况制定的。这种情况下,要求为12V的电子设备提供10分钟的23VDC电源,用36VDC电源给24VDC电子设备供电10分钟,不会损坏电路或引起误操作。因此,关态电压是用在汽车电子产品中的TVS的关键参数。
汽车电源线(甩负荷)的初次保护
电子控制单元、传感器和信息娱乐系统等汽车电子设备是连到电源线上的。这些电子产品的电源是电池和发电机,这两种电源的输出电压不稳定,易受温度、工作状态和其他条件的影响。此外,使用电磁线圈负载的汽车系统,例如燃油喷嘴、阀门、电动机,电子和混合控制器,会把ESD、尖峰噪声和其他类型的瞬态和浪涌电压引入到电源和信号线上。