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汽车安全很关键，设计要从小处着眼
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2017-11-20
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不论在引擎盖下还是在驾驶室中，如今的先进芯片组对汽车固有恶劣环境中常见的电气危险格外敏感。为了保护 汽车电子设备免受破坏性影响，工程师们必须高度重视电气 瞬态（如抛负载）的主要来源——交流发电机。安全是汽车设计的首要考虑。对消费者来说，汽车是 一笔不菲的投入，所以必须保护好它们。最重要的是，汽 车出现安全问题，人便命悬一线。正因为如此，汽车厂家不惜采用气囊、稳定控制和胎压监测等各种安全技术。但设计的安全性远远胜过这些外在保护系统。对于汽车电子设备来 说，不论大小，安全都是设计考量的核心。
图1 实施抛负载保护的电路
图2 压敏电阻为直流电压较低的汽车应用提供了高浪涌电流电路保
新型乘用车装备的电子设备越来越多。而我们仍然处 在汽车设计巨大转变的起点：车载信息娱乐系统和车联网的 出现将在未来五年使得汽车上采用的微处理器数量翻番。这 自然会导致对电子设备保护方案需求的增大，尤其是在汽车 那样的恶劣环境中。各种汽车电子设备，从内置显示到最新 的联网技术，都容易成为各种险情的攻击对象，如开关负载 或瞬态电压浪涌、静电放电和产生极端高压的其他事件。
现代汽车设计中，所有车载电子设备都要连接电池和 交流发电机。交流发电机是电气瞬态的主要来源，其中最 糟的是抛负载。这种情况发生在电池已经断开而交流发电机 正在发电、其他负载还在交流发电机环路上时。如果置之不 理，电气尖峰和瞬态将沿着电线传递，导致个别电子设备和 传感器故障，或永久损坏汽车的电子系统。当然，抛负载失控还会威胁车辆本身的安全性和可靠性。
1 如何设计完善的抛负载保护
电路保护器件，包括瞬态电压抑制（TVS）二极管和压敏 电阻，都是对敏感电子设备提供抛负载保护的有效手段。选 择TVS二极管不仅因为它们是响应时间快（钳位电压低）、漏 电电流小的硅雪崩器件，还因为它们没有固有磨损系数。变阻器一般作为瞬态浪涌保护的前线方案使用。实例包括保护小型电子设备的超小型表面贴装多层压敏电阻（MLV）器件和 保护小型机械设备、电源和组件的传统金属氧化物压敏电阻 （MOV）。
大多数现代交流发电机中，通过在扰动源上添加限流 TVS二极管抑制或钳制抛负载幅度。瞬态扰动应该内部抑制 或在扰动源端子上用抑制器件（TVS二极管）抑制。作为一种 最佳实践，设计人员应该将TVS二极管尽可能靠近扰动源。 图1为实施抛负载保护的电路，标明了TVS二极管的设计位 置。
图1 实施抛负载保护的电路
图2 压敏电阻为直流电压较低的汽车应用提供了高浪涌电流电路保
新型乘用车装备的电子设备越来越多。而我们仍然处 在汽车设计巨大转变的起点：车载信息娱乐系统和车联网的 出现将在未来五年使得汽车上采用的微处理器数量翻番。这 自然会导致对电子设备保护方案需求的增大，尤其是在汽车 那样的恶劣环境中。各种汽车电子设备，从内置显示到最新 的联网技术，都容易成为各种险情的攻击对象，如开关负载 或瞬态电压浪涌、静电放电和产生极端高压的其他事件。
现代汽车设计中，所有车载电子设备都要连接电池和 交流发电机。交流发电机是电气瞬态的主要来源，其中最 糟的是抛负载。这种情况发生在电池已经断开而交流发电机 正在发电、其他负载还在交流发电机环路上时。如果置之不 理，电气尖峰和瞬态将沿着电线传递，导致个别电子设备和 传感器故障，或永久损坏汽车的电子系统。当然，抛负载失控还会威胁车辆本身的安全性和可靠性。
1 如何设计完善的抛负载保护
电路保护器件，包括瞬态电压抑制（TVS）二极管和压敏 电阻，都是对敏感电子设备提供抛负载保护的有效手段。选 择TVS二极管不仅因为它们是响应时间快（钳位电压低）、漏 电电流小的硅雪崩器件，还因为它们没有固有磨损系数。变阻器一般作为瞬态浪涌保护的前线方案使用。实例包括保护小型电子设备的超小型表面贴装多层压敏电阻（MLV）器件和 保护小型机械设备、电源和组件的传统金属氧化物压敏电阻 （MOV）。
大多数现代交流发电机中，通过在扰动源上添加限流 TVS二极管抑制或钳制抛负载幅度。瞬态扰动应该内部抑制 或在扰动源端子上用抑制器件（TVS二极管）抑制。作为一种 最佳实践，设计人员应该将TVS二极管尽可能靠近扰动源。 图1为实施抛负载保护的电路，标明了TVS二极管的设计位 置。
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