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車身模塊中新的失效保護方法

作者: 時間:2012-02-07 來源:網(wǎng)絡 收藏

在用一個“大熔斷器”保護多個上橋臂驅(qū)動負載的應用中,有些問題需要考慮。在這些應用中,“大熔斷器”的電流處理功能可能高于任何一條被保護的線束。因此,當一條電線上出現(xiàn)“軟短路”時,如果上橋臂驅(qū)動器十分強健,能夠處理更高的短路電流和熔斷保護功能,那么線束或電路板可能會自毀。
  

圖6:當智能開關只能自我保護時的后果


方案

該解決方案是實現(xiàn)一個能夠仿真熔斷器的I2-t特性的智能電路保護算法。這個概念可轉(zhuǎn)化為“曲線下面積”。在下圖(圖 7)中,曲線下面積(A區(qū))是保護算法的I2-t界限內(nèi)。B區(qū)所示是在一段時間內(nèi)的恒定超負載條件,其中,超負載電流小于智能開關的限流值。在這個圖中,當限流值超過曲線時,智能開關不會被閉鎖。當B區(qū)突破A區(qū)時,器件閉鎖。 這個原則適用于超負載在開關激活后存在很長時間的狀況。
   



圖7:超負載與功率限制區(qū)比較

可能存在一種特殊的瞬間過流狀況:瞬間過流超出曲線與A區(qū)交接的界限,但是“曲線下面積”不足以產(chǎn)生錯誤開關條件。在下圖中(圖8),這個錯誤是很嚴重的,但是因為時長太短,不足以產(chǎn)生錯誤開關條件。


圖8:瞬間錯誤不會產(chǎn)生錯誤關斷狀況

這種保護算法準許出色多個涌流,同時不會強制系統(tǒng)處理比正常高出很多的穩(wěn)態(tài)電流。因此,這種算法提供一個強健的保護功能,既可以保護開關本身,又可以保護被開關驅(qū)動的線束。再加上其它的安全機制,如內(nèi)置的看門狗和激活功能,這個已經(jīng)很安全的解決方案將會變得更加安全。
利用一個升降序計數(shù)器,可以在芯片上實現(xiàn)這個算法,控制該升降序計數(shù)器的是流經(jīng)開關的電流的平方(圖 9)。


圖9: i-t 限制控制環(huán)路

計數(shù)器的方向由參考電流確定。當檢測電流高于參考電流閾值時,計數(shù)器升序計數(shù),速率與檢測電流和參考電流的差的平方成正比。當檢測電流低于參考電流閾值時,計數(shù)器以固定值降序計數(shù)。固定降序計數(shù)值的設定目的是更好地估算熔斷器的散熱性。

這個閾值涌流要比電線的電流處理能力略低(如圖5所示,小于14A DC)。計數(shù)器一旦達到某一個預設值后,輸出就會被立即關斷。因為這種算法是利用熔斷器型的特性保護電線,所以直到微控制器重新初始化,將輸出重新導通之前,驅(qū)動器始終保持關斷狀態(tài)。
   圖10:采用保護算法的外推i2-t曲線與電線和熔斷器比較

實現(xiàn)這種保護方法的智能開關系列產(chǎn)品的應用,可降低給定車身電子模塊的線束成本,限制熔斷器的數(shù)量,同時提高可靠性和安全性。

當一次短路輸出最終燒毀了她的BCM時,車廂內(nèi)充滿了刺鼻的燒焦味,如圖6電路板所示,該車的車主買了一輛新車,有同樣遭遇的車主不是很少。彌補一輛價值3000美元的汽車的置換損失需要很多個模塊。模塊的單價比較昂貴,底價不易被接受。從長遠看,多花一點錢增加這種保護裝置是物有所值的。


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