车用电器短路保护和过流保护措施

电子说

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描述

虽然车上的电器的供电由保险丝盒提供,一般情况下,当车上的电器发生短路时,保险丝盒的保险丝会熔断,切断电源,起到保护电器以及电路的作用。

当控制器通过内部的继电器、三极管、MOSFET、固态继电器等器件对电器的电源进行通断控制时。

如果控制器承受短路过流能力低于保险丝承受过流的能力。

则可能发生保险丝还没有发生熔断,控制器的器件或者用于通电流的PCB走线就已经烧毁。

为了确保不发生这种事情,SDS做了以下的规定:

对于三极管、MOSFET或者固态继电器的输出,需要将输出通过150mOhm的电阻持续长时间短路到电源或者地。

或者分别阻值为负载5%, 10%, 25%,50%阻值的电阻,短路到电源或者地。

对于继电器,不管是通过切换电源或者切换地控制负载电源,短路电流为保险丝电流的135%时,控制器需要能持续时间为10min(快熔保险丝),30min(慢熔保险丝,一般用于可能过流时间比较长的电器,比如用于电动车窗控制的30A慢熔保险丝)。

当短路电路为保险丝电流的200%,控制器需要能持续5min。

做完上述两个过流试验之后,继电器的触点不能有任何退化。

pcb

保险丝盒

记得左或者右转向灯所接的保险丝为10A的保险丝,采用继电器的控制电路需要能承受13.5A,时间为10分钟的过流,以及20A,持续时间为5分钟的过流。

pcb

采用继电器的方向灯控制电路

在考虑继电器触电的过流能力之外,还需要考虑PCB上铜箔的过流能力,这时需要把PCB的走线绿油开窗,手工加锡的方式增加过流能力。

记得有一款给XX汽车的BCM,PCB走线没有开窗加锡,从市面上退回了不少烧坏的控制器,都是铜箔被直接烧断烧黑。

当PCB上的铜箔或者电子元器件无法承受上述的过流时(特别是对于非继电器的输出),此时,需要增加一些过流保护措施,如下:

1.正温度系数电阻(PTC自恢复保险丝),PTC有阈值电流及响应时间等参数,当流过PTC的电流超过其阈值电流且持续时间大于其响应时间,PTC阻值才会迅速增大,起来保护模块的作用。因此,在实际应用中,应该根据阈值电流及响应时间以及输出驱动器的过流能力合理设计。此外,PTC在常态下依然有电阻存在,因此,正常情况下,输出驱动在PTC上产生的压降应该要小于输出电压所允许的压降(SDS规定为1V)。

2.软件回读并切断输出;软件回读检测如果是采用电压检测回路,则会存在短路电阻小于一定值才能被软件正常检测的问题,在做负载软短路试验时,电压值检测回路方式会存在问题。此外,按照SDS规定,软件保护一般应该在外部中断中进行。负载短路,MCU接收到外部中断后,关闭外部中断500ms,这样可以避免中断占用MCU的过多资源。

3.硬件检测关断保护;目前市面上有智能输出驱动芯片,自带过流、过压等保护功能。

审核编辑:汤梓红

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