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admin 发表于 2015-4-27 21:43:25

细述汽车系统选择智能功率器件的五个理由

在传统的汽车应用中,由于对车内电路较高的安全性能要求,带有保险丝保护的电子机械式开关在高负载应用中一直被广为采用。然而,这种系统解决方案也有一定的局限性。机械式继电器在长时间运作时容易磨损和发生接触差错。同时,这种系统方案也不具备脉宽调制(PWM)功能,并且还要求额外的诊断和保护器件。一旦发生电路故障,就需要更换保险丝,而且保险丝的温度特性对负载的要求往往比配线要高。在低温和短时间内,瞬时短路所产生的强大电流对系统依然有很大的危害。因此,无论是基于成本,还是技术上的考虑,传统的继电器和保险丝方案都不是最好的选择。由于以上这些原因,汽车系统逐渐减少了保险丝和继电器的使用,越来越多的智能功率器件走进了新一代汽车系统。
                                        
      在日前于深圳召开的“2007英飞凌汽车车身电子解决方案研讨会”上,英飞凌科技(中国)有限公司汽车、工业及多元化电子市场部汽车电子系统应用工程师荆杰飞(Jean-Philippe Boeschlin)就指出:“由于智能功率器件在技术上以及成本上的多重优势,其在汽车系统中的应用将会越来越广泛。智能功率器件可以轻松的采用PWM控制,频率可达80-150Hz,而传统的保险丝和继电器方案却不能采用这种控制方式,已经无法满足系统的实际要求。”关于汽车系统选择智能功率器件的五个理由,英飞凌专家将为我们娓娓道来。

系统成本低,才是真的成本低!

      当谈到系统成本问题时,荆杰飞强调:“虽然相较于智能功率器件,继电器和保险丝的成本较低,但由于其可靠性偏低,故障率较高等原因,会导致整个系统成本上扬。因此,在计算成本时,不能单纯考虑单个器件,而应进行综合考量。” 他说,传统的继电器电路由于需要采用保险丝熔断来保护过流电路,就必须相应的使用较粗的导线,这样一来,不但整个系统重量增加,成本也会随之提高。而采用功率器件的电路无须加装保险丝,因此可以采用较细的导线来对负载进行控制,不但减轻了系统重量,还能够有效降低系统成本。

摆脱束缚,真正实现小型化

      荆杰飞还对几种方案的外形尺寸进行了比较。采用继电器和保险丝的系统,体积较大,其顶部带有很大的散热片;而采用普通的智能功率器件,其体积就小了很多,但仍需加装散热片;如果采用导通电阻很小的新一代智能功率器件,将会彻底摆脱散热片的束缚,真正实现系统小型化。而且,由于采用的功率器件本身具有完善的保护功能(过压保护、过流保护、过载保护、短路保护、过温关断、开路检测等),因而省去了保险丝和一些分立元件,减小了控制器的体积;同时还可实现故障诊断功能,不但可以知道是哪一器件出现了故障,而且可以知道是什么原因导致了这样的错误,更加有利于维修。

无须预驱动,轻松实现低功耗、无噪声

      由于单片机不能直接对继电器进行驱动,需要加装预驱动器件,并且在其导通时有固定的耗散功率。而采用智能功率的汽车电路,可以采用单片机直接进行控制,其耗散功率较小。并且电路基本没有噪声,但采用继电器方案就很难实现这一点。例如,雨刷、电动座椅控制系统就对此有较高的要求。

高低立见的可靠性大比拼

      荆杰飞还以PROFET器件为例,采用数据参照,向与会工程师直观的介绍了智能功率器件的高可靠性。他说:从2002年到2006年,英飞凌一共交付了8亿个PROFET器件,其失效率为0.18dmp,也就是说,每一千万个PROFET器件中仅有两个失效器件,这是继电器所望尘莫及的。相关数据显示,继电器的失效率几乎是智能功率器件的10到100倍之多。像在汽车这样的高标准、高可靠性要求的环境中,智能功率器件无疑是最为明智的选择。同时,传统的继电器控制布线复杂,造成的电磁干扰严重,也会使整个系统的可靠性下降,同时还会给装配和维护带来诸多问题。

灵活的参数调节功能

      在过载保护电路中,由于保险丝的特性是一定的,因此不能够根据电路的实际情况对其进行相应的调整。而采用智能功率器件的过载保护电路,就体现了无比的优越性。它可以通过单片机及软件对电流采样数据的计算,根据想要达到的效果对相关数据进行控制和调整,从而来判断电路此时是否需要进行过载保护,可极大提高过载保护电路的灵活性。

      随着汽车智能化的程度越来越高,市场对新的控制功能的需求也不断上升,如中央门锁、车窗玻璃升降、后视镜调节、天窗控制、座椅调节、点火延时控制等,因此对整个控制系统的要求也越来越高。相信基于以上五种考虑,智能功率器件将是汽车电子系统工程师的明智之选!
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