新車型的設(shè)計很大程度上依賴于電子電路的設(shè)計來降低成本、提高可靠性和豐富功能。隨著電氣和電子系統(tǒng)的增加，以及它們占大部分汽車成本和重量的現(xiàn)實情況，使得電路保護(hù)設(shè)計成為設(shè)計工作中的一個關(guān)鍵因素。新型汽車電子技術(shù)委員會針對無源元件的標(biāo)準(zhǔn)，以及新興IDB-1394多媒體聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的要求，正在推進(jìn)著可復(fù)位型聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）器件技術(shù)的應(yīng)用，其應(yīng)用有助于對汽車網(wǎng)絡(luò)和電子部件的短路和過載保護(hù)。

將家中的生活方式延續(xù)到車上

汽車業(yè)界正在開發(fā)開放式的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其目的在于降低成本、減緩?fù)嘶�、推動技術(shù)進(jìn)步、加快產(chǎn)品上市周期。應(yīng)用于消費者信息和娛樂系統(tǒng)方面的技術(shù)領(lǐng)先于汽車設(shè)計周期5至7年的時間，而且移動娛樂產(chǎn)品在汽車市場和零配件市場上的增長是十分快速的。采用通用總線可以保證汽車在任何時候均能添加新功能和新設(shè)備，從而幫助汽車制造商和電子設(shè)備制造商滿足消費者的需求。

汽車多媒體接口合作組織（AMI-C）正在制訂一個全球性的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。AMI-C是一個由汽車制造商組成的世界性組織，正在努力制訂汽車上移動信息和娛樂系統(tǒng)的通用核心技術(shù)要求。AIM-C的目的在于讓各種電子設(shè)備，包括移動電話、PDA（個人數(shù)字助理）和CD換片機能夠自動進(jìn)行配置，并通過不同的汽車平臺在彼此之間進(jìn)行通訊。

正在考慮中的一項標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 1394串行總線，其汽車補充條款的名稱為IDB-1394，正在由1394聯(lián)合汽車工作組進(jìn)行制訂。1394聯(lián)合汽車工作組的工作旨在推動IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)向汽車多媒體應(yīng)用進(jìn)行延伸，IEEE 1394廣為人知的商業(yè)化名稱為FireWire和i.LINK。IDB-1394設(shè)計用于高速多媒體應(yīng)用，這種應(yīng)用要求在汽車上快速傳輸大量的數(shù)據(jù)，IDB-1934能夠提供以下好處：
·高速數(shù)據(jù)傳輸
·支持有保障的帶寬
·熱插拔
·為端口整合和板卡空間合并提供通用的輸入/輸出解決方案
·能夠應(yīng)用小型、靈活且不昂貴的電纜和接頭
·靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時支持分支節(jié)點和菊花鏈節(jié)點

IDB-1394網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為嵌入式網(wǎng)絡(luò)和用戶便利端口（或稱CCP）。目前采用的技術(shù)規(guī)范中，定義了一種與現(xiàn)有的MOST技術(shù)規(guī)范相似的嵌入式塑料光纖（POF）汽車網(wǎng)絡(luò)。而POF網(wǎng)絡(luò)更為可靠，易于實施，并提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。采用這一網(wǎng)絡(luò)可以連接多種多樣的電子設(shè)備，例如DVD播放機、視頻顯示、導(dǎo)航系統(tǒng)、無線電裝置、移動電話等通訊設(shè)備、應(yīng)急功能的自動遠(yuǎn)程信息處理設(shè)備、以及其它的多媒體應(yīng)用。

CCP接口由一個汽車級“bilingual”1394b物理層和接頭組成。通過這一IDB-1394接口，用戶就可將其便攜式電子消費設(shè)備帶入自己的汽車或卡車中，獲得音頻和視頻方面的享受。CCP使用的是標(biāo)準(zhǔn)的接口，并經(jīng)過專門設(shè)計，能夠為設(shè)備提供電源。這項供電功能免除了攜帶大電池、單獨電源線的麻煩，而且不必?fù)?dān)心所要插入的設(shè)備是否已經(jīng)接通電源。

IDB-1394提供了兩種模式的傳輸方式，完全的1394b“beta”模式和通用的“bilingual”模式；“bilingual”模式提供了后向兼容性�！癰ilingual”模式表示可以與IEEE 1394b設(shè)備、以前的IEEE 1394a和1394-1995設(shè)備進(jìn)行連接和使用。

網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)的電路保護(hù)技術(shù)要求

有源端口要求提供過電流保護(hù)，而已經(jīng)制訂的有關(guān)電源方面的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在現(xiàn)有的總線系統(tǒng)上進(jìn)行了多年的應(yīng)用。由于CCP端口用于信號傳輸和供電，必須對其加以保護(hù)，以防在插入設(shè)備時，受到下行設(shè)備短路或損壞的影響，例如電纜或接頭損壞時。下行設(shè)備的這種故障會是一種相當(dāng)普通的現(xiàn)象，因此CCP短路保護(hù)應(yīng)該高效而可靠。

電路設(shè)計人員可以采用的保護(hù)方案有多種，其中包括熔斷器、開關(guān)、電源管理集成電路和聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）器件。熔斷器能夠分?jǐn)嚯娏�，但是熔斷器可能易于損壞(疲勞)，而且只能提供一次保護(hù)，發(fā)生故障后必須予以更換。雙金屬開關(guān)的局限性在于它存在反復(fù)接通，幷有可能導(dǎo)致觸點熔接故障。設(shè)計人員也可以選擇電源管理集成電路，但其成本高得難以接受。

PPTC器件與傳統(tǒng)的熔斷器相似之處在于：能夠在故障狀態(tài)下限制危險性的大電流；而與其不同之處在于：在故障消除后和電路電源斷開后，PPTC器件能夠自行復(fù)位。由于PPTC器件通常不需要在動作后進(jìn)行更換，所以成為CCP短路保護(hù)的一項非常適用的解決方案。PPTC器件也可用于保護(hù)GPS（全球定位系統(tǒng)）部件、CD換片機、立體聲音響和其它連接到汽車網(wǎng)絡(luò)中的電子外設(shè)：

可復(fù)位型電路保護(hù)在汽車電子設(shè)備中的應(yīng)用

汽車網(wǎng)絡(luò)向42V PowerNet供電網(wǎng)絡(luò)和過渡性雙電壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略，為電氣和電子系統(tǒng)架構(gòu)提供了許多革新的機會。可復(fù)位型電路保護(hù)所能發(fā)揮作用的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止在于電力分配的分散化、更為復(fù)雜的電子模塊以及小型局部化的線束這幾項。

（1）線束保護(hù)

隨著電力需求的增加，提高了線束的復(fù)雜度，增加了對汽車的電線、重量以及封裝的限制。每條電氣線路都要求針對短路和過載提供充足的電路保護(hù)措施，雖然，每個電氣負(fù)載理論上都可采用自身專用的熔斷器進(jìn)行保護(hù)，但是熔斷器在熔斷后必須進(jìn)行更換。這項特點要求熔斷器盒安裝在易于接觸到的地方，這項要求支配了系統(tǒng)的架構(gòu)，迫使在封裝形式和系統(tǒng)布線方面做出讓步。

這種傳統(tǒng)型的解決方案將相似的電路集中起來，用單獨的熔斷器加以保護(hù)。熔斷器的額定值設(shè)定必須能夠承受各種受保護(hù)負(fù)載所通過的電流的總和；而且為了限制發(fā)生損壞和火災(zāi)的危險，從熔斷器連接至每個負(fù)載的線路必須根據(jù)熔斷器的設(shè)定值進(jìn)行選擇。這種設(shè)計慣例的結(jié)果是，具有較高電流承載能力的尺寸過大的線路經(jīng)常為只需較小電流的負(fù)載設(shè)備供電。隨著大線徑導(dǎo)線的使用，要求使用較大的端子和接頭，從而進(jìn)一步增加了它們的成本、尺寸和重量，而且還增加了配線的重量和汽車的重量，后者會影響到燃料的效率。

由于PPTC器件能夠在故障狀態(tài)消除后和電路電源斷開后復(fù)位，所以一般情況下不需要進(jìn)行例行的更換或維護(hù)，因此可以布置在車門內(nèi)側(cè)、開關(guān)組件內(nèi)、儀表盤后、電子模塊內(nèi)、以及其它汽車上不可觸及的部位。如圖3所示，可以在全車范圍內(nèi)策略性地選擇電路保護(hù)裝置的位置，采用最為直接和有效的布線方式來布置電源線，而無需通過一個集中布置的熔斷器盒，從而減少了配線中導(dǎo)線的數(shù)量，并能夠減少導(dǎo)線的重量和長度。

（2）電子控制模塊的保護(hù)

隨著在越來越小的空間內(nèi)封裝了越來越多的線路，印刷電路板（PCB）上的銅線寬度也在減小。由于汽車上的附件通常采用大電流電路供電，這些狹窄的銅線容易受到過大電流的損壞。印刷電路板上的銅線用于將信號從一個點輸送到另一個點。由于其橫載面積的限制，它們只能承受一定的電流，才不會讓功率損耗（I2R）產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致銅線的熔化或因過熱而剝離，從而損壞印刷電路板和板載器件。

電子模塊的輸出一般情況下也需要對由于短路或電機堵轉(zhuǎn)所造成的過電流現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)。而電子模塊也有可能由于系統(tǒng)其它部分的故障而出現(xiàn)損壞，例如二極管短路或電源接地斷開。對于這些潛在的問題，熔斷器幷不被認(rèn)為是可接受的解決方案，這是由于熔斷器屬于一次性使用的器件，而且在發(fā)生瞬態(tài)故障后必須予以更換。這種應(yīng)用也經(jīng)常使用基于感測和開關(guān)的多器件電路，或者SmartFET（智能化場效應(yīng)管），但是這些線路的設(shè)計需要格外仔細(xì)，占用了（較多）寶貴的板卡空間，而且成本非常高。

PPTC保護(hù)器件解決方案對于電子模塊的過電流和/或過熱保護(hù)來說，均是一項實用、高效而經(jīng)濟的方案。PPTC器件通常用于計算機和外設(shè)的IEEE 1394輸出的限流保護(hù)，以及對GPS（全球定位系統(tǒng)）、DVD、無線電和遠(yuǎn)程信息通訊電路板的限流保護(hù)。由于PPTC器件能夠快速而有效地將電流限制在安全的范圍內(nèi)，而且其體積小巧，能夠直接安裝在電路印刷板上，控制模塊內(nèi)的每個電源回路均可單獨采用一個器件來進(jìn)行保護(hù)。

（3）小型電機的保護(hù)

絕大多數(shù)的汽車執(zhí)行器所執(zhí)行的操作中均要求執(zhí)行器將某種物體移動至其移動范圍限度為止，例如，移動座位或關(guān)閉車窗。但是，由于這些操作也可以手動控制，執(zhí)行器在器械達(dá)到其移動限度時仍可能接通電源。在這種情況下，執(zhí)行器電機堵轉(zhuǎn)，其反電動勢（EMF）降為零。由于這一方向與供電電壓相反的反電動勢消失時，執(zhí)行器電機的電流可能快速上升，通常情況下達(dá)到正常運行值的2-4倍。

由于執(zhí)行器電機的繞組采用極細(xì)的導(dǎo)線繞制，這種較高的堵轉(zhuǎn)電流將導(dǎo)致其溫度快速上升。在很多情況下，數(shù)秒種之內(nèi)，溫度將上升到足以對執(zhí)行器電機繞組的絕緣用瓷漆造成永久性的損壞。

如果絕緣消失，則匝間短路可能擴大到整個線圈，使得執(zhí)行器無法工作，幷有可能引發(fā)火災(zāi)事故。

PPTC器件可以與電機繞組進(jìn)行串聯(lián)，幷且一般安裝在電機的端蓋處，以便達(dá)到更好的熱耦合。在繞組的電流和/或溫度上升至某一特定值以上時，PPTC器件保持在一個高阻值狀態(tài)下，將電流限制在一個很低的數(shù)值，幷防止執(zhí)行器電機出現(xiàn)損壞。在故障消除和電源斷開后，PPTC器件冷卻下來，器件阻值恢復(fù)，電流即可正常通過。

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