【導讀】整流器是用于汽車電子電力線保護的理想解決方案，在保護二極管選型時，用有若干重要參數(shù)需要考慮，如正向電流、重復反向電壓、正向浪涌電流和熔融速度。本文將著重介紹選型中需要注意的幾個重要的參數(shù)。
汽車設(shè)計領(lǐng)域的一個重大挑戰(zhàn)是保護電子部件——如控制單元、傳感器和娛樂系統(tǒng)——不受出現(xiàn)在電力在線的具有破壞性的反向電壓、電壓瞬變、靜電放電 (ESD) 及噪聲的干擾。
汽車電子設(shè)備中用于極性保護的基本電路如圖 1 所示。電路 (A) 只提供極性保護，而電路 (B) 除了提供極性保護以外還提供負載突降抑制。下文將對在為汽車應用選擇電力線極性保護二極管時需要考慮的主要參數(shù)進行介紹，供大家在選型時參考。
圖1，汽車電子設(shè)備中基本極性保護電路
最大重復反向電壓(VRRM)
最大重復反向電壓是二極管在反向偏壓模式中能夠承受的最大電壓。在反向偏壓模式中，流過二極管的漏電流會在二極管結(jié)中產(chǎn)生熱量并導致熱失控。模擬該條件的測試包括美國的 ISO-7637-2 pulse 1 和 3a 以及日本的 JASO D001-94 標準 type B 和 E.Each，這些測試的峰電壓如下表所示。
表1，不同標準的最大重復反向電壓
按照上面的測試條件，用于電力線保護的二極管的 VRRM 對 12V 電力線應當為 300 V - 400V，對 24V 電力線應當為 600V。
正向電流(IF(AV))
產(chǎn)品介紹中規(guī)定的正向電流通常是指在封裝的熱限條件下，二極管在正向偏壓狀態(tài)中能夠承受的最大平均正向電流。此參數(shù)與工作中電路的電流消耗有關(guān)。
正向電流能力會隨二極管的結(jié)溫而變化，如圖 2 所示。其他相關(guān)參數(shù)包括熱阻（以 RqJC、RqJA、RqJL 和 RqJM 等符號表示）。
圖2，整流器的最大正向電流降負荷曲線
正向浪涌電流(IFSM)
產(chǎn)品介紹中規(guī)定的正向浪涌電流是指二極管在規(guī)定時間和脈沖條件范圍內(nèi)在正向偏壓狀態(tài)中能夠承受的最大峰電流。此額定值受二極管熱容量的限制。
正向浪涌電流規(guī)格與兩個主要操作有關(guān)，ISO-16750-2 和 JASO D001-94 汽車標準包含模擬這兩個操作的測試。第一個操作是保護電路不受負載突降條件期間發(fā)生的高電流的干擾。模擬第二個操作的測試是 ISO-7637-2 Pulse 2a 和 3b，這兩個測試分別由 50 ms 和 100 ms 脈沖寬度與2 Ω 和 50 Ω 線路阻抗組成。與負載突降測試條件下的正向浪涌電流相比，這是一個相對較小的能量值。
圖3，負載突降抑制原理圖
負載突降抑制的模擬測試包括ISO-16750-2 測試 A 和 B、JASO 標準 type A 和 D 等其他測試。
表2，不同標準下負載突降抑制的模擬測試
在此情形中，高浪涌電流流過極性保護二極管，而且要求足夠高的正向浪涌能力來避免故障發(fā)生。可以使用下面的公式來估計負載突降抑制測試中的浪涌電流值：
Ipeak = ( Vpeak – VFd - Vclamping) / (Ri + Rzd)
Vpeak：浪涌電壓
Vclamping：箝位電壓
VFd：極性保護二極管的正向壓降
Ri：線路阻抗
Rzd：箝位組件的電阻
圖4，ISO-16750-2測試A的規(guī)定
靜電放電(ESD)
靜電放電會影響車載電子模塊的工作穩(wěn)定性和使用壽命期間的可靠性。
ISO-10605 和 JASO 標準 5.8 規(guī)定了針對該參數(shù)的測試條件。
非重復雪崩能量(EAS)
二極管的非重復雪崩能量是指二極管為了防止電路受到來自電機和螺線管的感應瞬態(tài)反沖電壓或者感應高反向電壓的沖擊，在偏壓狀態(tài)中能夠吸收的最大能量。目前還沒有針對該參數(shù)的汽車標準。
針對汽車電子系統(tǒng)和部件的溫度條件
JASO 根據(jù)汽車電子系統(tǒng)和部件的位置（如行李箱、發(fā)動機和其他地方）將其工作溫度范圍規(guī)定為 – 40oC 至 + 100oC。
在設(shè)計用于汽車的電子單元時，要考慮保護電子單元不受來自感應單元的穿透或感應瞬態(tài)能量以及反向電連接的沖擊。瞬態(tài)能量是由火花塞和驅(qū)動雨刷、制動器、門鎖和其他部件的電機產(chǎn)生的。另外還要考慮來自人和汽車內(nèi)飾的靜電放電。
