通过 AEC-Q200 认证的保险丝在汽车环境中发挥着至关重要的作用

作者：Rolf Horn

投稿人：DigiKey 欧洲编辑

自十九世纪末电气照明问世以来，保险丝就一直被用作必不可少的保护装置。在发生负载短路等故障的情况下，保险丝通过中断电流来保护设备，使其免受故障影响。这种中断可以保护线路、电子设备和负载，避免灾难性损坏。因此，保险丝可以最大限度地降低发生故障时的人身伤害和财产损失风险。

保险丝提供的保护对于不断增长的汽车市场和电动汽车 (EV) 需求尤其有益。由于电动汽车需要进行电源转换，以及电子系统数量的不断增加，电路保护已成为保护电动汽车中大量设备的必备功能。

汽车保险丝

典型汽车保险丝的工作原理是熔断导电链路。电弧随之产生，将链路变为开路。电流脉冲（幅度、形状和时间）、环境温度和保险丝特性决定了保险丝熔断的温度。不同额定保险丝电流下的时间-电流曲线（称为 TCC）有助于确定特定电流下的中断时间。该中断时间和熔化能量（I^2^ x t，其中 I 是电流，t 是时间）有助于确定[适合给定应用的保险丝]。汽车保险丝不断发展，以满足不断变化的行业需求。上世纪 60 年代，玻璃管保险丝的使用非常普遍。目前使用最多的是更小巧的刀片式保险丝。这些保险丝大多响应迅速（几毫秒内），有利于防止敏感电子设备遭受损坏，但由于启动时的涌流较大，因此不适用于电机。慢熔保险丝专为电机应用而开发，其响应时间长达几秒。汽车应用对保险丝的其他一些特性要求包括：

• 预计在不久之后，母线的电压将提高至 800 V。因此，我们需要超过 1,000 V 的额定电压，并要高度重视在这些电压下产生的电弧放电，以防止电路损坏。
• 由于故障可能导致灾难性事故，因而保险丝必须具备高可靠性。
• 工作环境温度的范围大。在发动机舱中使用的保险丝可能在 -40˚C 至 +150˚C 甚至更广的温度范围内工作。
• 在给定电池电量的情况下，要提高车辆性能和续航能力，电动汽车中使用的所有元器件都必须实现尺寸、重量和外形尺寸最小化的关键目标。
• 由于路况和驾驶条件不同，抗振性也是一项关键要求。

AEC-Q200 汽车标准

克莱斯勒、福特和通用汽车公司于上世纪 90 年代成立了汽车电子委员会 (AEC)，旨在建立共同的质量体系，并统一汽车应用的零件合格标准。AEC-Q200 标准涵盖无源元器件的应力测试认证。早期的 AEC-Q200 D 版本自 2010 年 6 月生效，涵盖电阻器、电容器、变压器、谐振器、晶体、自恢复保险丝、热敏电阻器、压敏电阻器等元器件。该标准涵盖了无源元器件的两个主要应力类别：

• 环境应力：包括温度循环、湿度偏差、高温储存和高温工作寿命测试。
• 物理应力：包括振动、机械冲击、可焊性和耐焊接热性、可燃性、端子强度和耐溶剂性。

2023 年 3 月发布的 AEC-Q200 E 版本增加了对保险丝的可靠性要求。如图 1 所示，E 版本包含一份全面的应力测试清单，其中包含了上述环境应力和物理应力因素。

图 1：AEC-Q200 E 版本规定的保险丝应力测试示意图。（图片来源：[Littelfuse]）

如图 1 所示，AEC-Q200 E 版本的应力条件比典型非汽车测试更为严格。现在增加了一些关键测试，例如在指定最高工作温度下进行 1,000 小时的工作寿命测试。保险丝测试方法要求进行应力前和应力后的电阻测量，以及应力后的载流能力和过载测试。AEC-Q200 E 版本的目标是提供一个通用标准，让制造商使用该标准来设计和测试在汽车市场中使用的保险丝。

Littelfuse 通过 AEC-Q200 E 版本认证的保险丝

Littelfuse 拥有悠久的汽车保险丝开发和生产历史。该公司在上世纪 30 年代首次推出汽车保险丝，他们的 ^ATO®^ 快速熔断刀片式保险丝被视为全球标准。Littelfuse 为保险丝的 E 版本应力测试认证的发展做出了贡献，因为其内部的汽车保险丝认证测试已与 AEC-Q200 E 版本保持一致。

图 2 显示了 Littelfuse 生产的汽车应用保险丝产品系列。这些系列分为多种主体样式，如通孔式、表面贴装式和盒式。

图 2：Littelfuse 适用于汽车应用的 AEC-Q200 认证保险丝产品系列。（图片来源：Littelfuse）

下面列出了部分 AEC-Q200 认证保险丝的详细信息：

• [828 系列盒式保险丝]的高压额定值为 1,000 V 直流 ，额定电压下的分断能力为 10 kA。这些产品面向 OBC 和 PDU 系统。
• 表面贴装式 [885^Nano2®^]系列的额定电压高达 500 V 直流 ，在 350 V直流电压下的分断能力为 1,500 A。这些小型保险丝可用于锂离子电池组、BMS 和高压 DC/DC 转换器。
• 表面贴装式薄膜片式保险丝 [437A]系列的额定电压为 32 V直流至 125 V 直流 ，额定电压下的分断能力为 50 A。该系列产品的基底面较小，响应速度快，非常适合为 LED 前照灯、导航系统、TFT 显示屏等紧凑型汽车电子部件提供次级电路保护。
• 通孔陶瓷体 [^PICOII®^ 521]系列是响应非常快的保险丝，采用节省空间的超小型封装。额定电压为 75 V，额定电压下的额定中断电流为 300 A。这些产品可用于提供 BMS 保护。

总结

电动汽车需要更多的电子和电能转换元器件和模块。保险丝扮演着至关重要的安全角色，不仅保护电子元件、线路和设备，还保护驾驶车辆的人员。将保险丝纳入 AEC-Q200 认证标准，可确保这些重要元器件符合统一标准。Littelfuse 提供一系列通过 AEC-Q200 认证的保险丝，可用于各种电动汽车过流保护应用。