4.高壓直流側(cè)過(guò)電流保護(hù)：有助于消除由于 OCB 或電池組中的故障或交通事故等外部事件造成的短路危險(xiǎn)。
5.高壓直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)：可以清除由開(kāi)關(guān)（熱插拔）或其他汽車(chē)其他引起的過(guò)電壓瞬變。
6.CAN 總線-ESD 和瞬變保護(hù)。OBC 通過(guò) CAN 總線與BMS 等其他系統(tǒng)進(jìn)行通信。在密集封裝的環(huán)境下，CAN 線路經(jīng)常會(huì)受到 ESD（例如在裝配和維護(hù)過(guò)程中）的過(guò)電壓應(yīng)力和由其他汽車(chē)系統(tǒng)通過(guò)感應(yīng)耦合或傳導(dǎo)耦合引起的瞬變的影響。
ISO 10605 和靜電放電（ESD）保護(hù)
該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)道路車(chē)輛的，它規(guī)定了評(píng)估電子模塊的各種 ESD 測(cè)試方法。這些模塊包括信息娛樂(lè)和互連解決方案、GPS 接收器到電池和充電系統(tǒng)的控制模塊等等。以上每一個(gè)例子中的共同點(diǎn)是都需要連接，因?yàn)樗鼈儗⑴c系統(tǒng)處理器通信并受其控制。通常情況下，控制總線是 CAN 或 LIN 總線，而市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始探索速度更快的總線，包括以太網(wǎng)和對(duì)汽車(chē)更為專(zhuān)用的 BroadR Reach。在可靠性方面，這些數(shù)據(jù)總線雖然提供了通信路徑，同時(shí)也成為 ESD 等電氣瞬變的侵入途徑。
在消費(fèi)電子和工業(yè)市場(chǎng)中，最常引用的 ESD 標(biāo)準(zhǔn)是 IEC 61000-4-2。它為行業(yè)提供了應(yīng)該使用的ESD瞬變波形的指導(dǎo)準(zhǔn)則，以及測(cè)試方法。關(guān)鍵是要在已完成的產(chǎn)品和系統(tǒng)（成品）上進(jìn)行測(cè)試。這意味著智能手機(jī)、平板電腦或筆記本電腦應(yīng)是完全組裝好的，并且可以在所有電源輸入和數(shù)據(jù)端口插上相應(yīng)的電纜。然后在系統(tǒng)的機(jī)箱、連接器和電纜上完成 ESD 測(cè)試。在汽車(chē)市場(chǎng)中，這類(lèi)似于使用 ESD “槍”將完全組裝的車(chē)輛的各個(gè)表面周?chē)繏咭槐椤?/div>
但是，情況不止于此。為了確保最高的可靠性，ISO 10605 規(guī)定，每個(gè)系統(tǒng)必須在車(chē)輛中安裝之前以單獨(dú)和完整的形式進(jìn)行測(cè)試。簡(jiǎn)而言之，確保整個(gè)車(chē)輛的 ESD 保護(hù)可靠性的最佳方法是首先確保每個(gè)構(gòu)件（電氣/電子子系統(tǒng)）能夠承受反復(fù)的 ESD 瞬變。這樣做是為了確保模塊能夠應(yīng)對(duì)由裝配過(guò)程、維修技術(shù)人員或車(chē)輛乘員引起的電氣干擾。
在完全組裝的車(chē)輛中，在駕駛員、乘員、組裝人員和維修技術(shù)人員將與車(chē)輛接觸到的部位也要進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)增加這些模塊級(jí)測(cè)試要求，ISO 10605 將 IEC 61000-4-2 標(biāo)準(zhǔn)提升到一個(gè)新的水平。此外，它要求制造商以比 IEC 標(biāo)準(zhǔn)更高的電壓和電流水平來(lái)測(cè)試電子模塊，以反映汽車(chē)的更嚴(yán)苛和惡劣的電氣環(huán)境。這意味著車(chē)輛中每一層電子設(shè)備都需要最堅(jiān)固的電路保護(hù)，以抵御汽車(chē)常見(jiàn)的惡劣的 ESD 瞬變。
AEC-Q101 – 元件級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)可靠性和質(zhì)量的需求在車(chē)輛和模塊級(jí)上不會(huì)止步。這種需求也延伸至元件級(jí)。為了符合應(yīng)用的要求，AEC-Q101 規(guī)定了在這些應(yīng)用中使用的分立半導(dǎo)體解決方案的質(zhì)量要求。專(zhuān)門(mén)針對(duì)電路 ESD 保護(hù)的分立和陣列解決方案也必須符合 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)的要求。
該標(biāo)準(zhǔn)描述了一系列確保汽車(chē)環(huán)境中基于半導(dǎo)體的元件的長(zhǎng)期可靠性的合格性測(cè)試。對(duì)于采用 TVS 二極管或 TVS 二極管陣列等 ESD 保護(hù)器件的汽車(chē)制造商，這些器件需符合 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)的要求。
ISO 10605 標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的是電氣危害，而 AEC-Q101 是一份環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于被認(rèn)為符合 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)的元件，它們必須能夠承受以熱沖擊和溫度循環(huán)、高濕度和極端溫度為特征的惡劣的汽車(chē)環(huán)境。因此，該標(biāo)準(zhǔn)確保了在汽車(chē)中安裝之后，元件不會(huì)因?yàn)槿魏伪举|(zhì)缺陷而發(fā)生故障。
AEC-Q200 – 元件級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
正如半導(dǎo)體器件需要滿(mǎn)足汽車(chē)應(yīng)用中最低的質(zhì)量要求，無(wú)源器件也需要達(dá)到類(lèi)似的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。在這種情況下，ESD 解決方案有多層壓敏電阻和基于聚合物的 ESD 器件。這些技術(shù)的應(yīng)用包括針對(duì)低速電路（如CAN 和 LIN）的 MLV，和針對(duì)高速電路（如以太網(wǎng)和 BroadR Reach）的高分子聚合物 ESD 器件。
傳動(dòng)系電路需要保護(hù)
汽車(chē)中的每個(gè)電路都容易受到浪涌和瞬變的損害。無(wú)論元件或電路的所在位置在哪，都會(huì)受到惡劣條件和溫度的影響。以下列出了一些需要保護(hù)的最常見(jiàn)的汽車(chē)電路：
·傳統(tǒng)通信總線 - 控制局域網(wǎng)（CAN）和本地互連網(wǎng)（LIN）：它們是最流行的的通信總線標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋汽車(chē)中 50% 至 75% 的電路。它們已有多年的應(yīng)用歷史，因其可靠性而廣受歡迎。
oCAN 總線允許微控制器和器件在車(chē)內(nèi)進(jìn)行通信，無(wú)需使用主機(jī)。它是專(zhuān)為汽車(chē)應(yīng)用設(shè)計(jì)的基于消息的協(xié)議。CAN 系統(tǒng)能夠處理從動(dòng)力轉(zhuǎn)向到發(fā)動(dòng)機(jī)微控制器和變速器之間等一切通信。
oLIN 總線是一種經(jīng)濟(jì)有效的串行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用于車(chē)內(nèi)組件之間的通信。它通常用于處理簡(jiǎn)單的電機(jī)功能，如電動(dòng)座椅和切換巡航控制等。
o由于在汽車(chē)中幾乎無(wú)處不在，這些總線在模塊安裝期間以及車(chē)輛的運(yùn)行和維護(hù)期間都將會(huì)受到 ESD 的影響。它們很容易暴露于可能導(dǎo)致 CAN 或 LIN 收發(fā)器故障的瞬變。
下圖所示的是 CAN 和 LIN 總線的典型 ESD 保護(hù)方案。由于 CAN 總線是雙通道電路，最常見(jiàn)的解決方案是采用一個(gè)雙通道二極管陣列。LIN 總線為單通道，因此它的 ESD 解決方案采用的是分立 ESD 二極管或多層壓敏電阻。
高速數(shù)字總線 - 以太網(wǎng)，BroadR Reach 端口：以太網(wǎng)歷來(lái)被用于在路由器、交換機(jī)和訪問(wèn)硬件之間提供連接的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。它是一種久經(jīng)驗(yàn)證的非常可靠的解決方案。近年來(lái)，一直有提高 CAN 和 LIN 等現(xiàn)有總線的速度的需求。以太網(wǎng)最初是用于 1Mbps 版本；這顯著提升了 CAN 總線的性能，目前大約達(dá)到了 100Mbps。同樣，汽車(chē)專(zhuān)用的 BroadR Reach 旨在提供 100Mbps 的處理能力，且可能會(huì)因其更為簡(jiǎn)單的雙線配置而被選擇使用。而以太網(wǎng)需要使用四線。
高速數(shù)字總線 - 以太網(wǎng)，BroadR Reach 端口：以太網(wǎng)歷來(lái)被用于在路由器、交換機(jī)和訪問(wèn)硬件之間提供連接的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。它是一種久經(jīng)驗(yàn)證的非常可靠的解決方案。近年來(lái)，一直有提高 CAN 和 LIN 等現(xiàn)有總線的速度的需求。以太網(wǎng)最初是用于 1Mbps 版本；這顯著提升了 CAN 總線的性能，目前大約達(dá)到了 100Mbps。同樣，汽車(chē)專(zhuān)用的 BroadR Reach 旨在提供 100Mbps 的處理能力，且可能會(huì)因其更為簡(jiǎn)單的雙線配置而被選擇使用。而以太網(wǎng)需要使用四線。
·更多的控制器模塊的增加以及對(duì)簡(jiǎn)化車(chē)輛中的通信網(wǎng)絡(luò)（也可以減少電纜的數(shù)量，從而降低總重量）的希望推動(dòng)了對(duì)更大帶寬的需求。無(wú)論選擇哪種通信方案，雙通道和四通道低電容 ESD 陣列都可以用來(lái)提供所需的保護(hù)。
作為電氣瞬變來(lái)源的交流發(fā)電機(jī)
現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)需要大量的電能。許多電子應(yīng)用（信息娛樂(lè)、導(dǎo)航、ADAS、電源控制等）都與電池連接，并最終連接至交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)需要將角動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電能，但它也是電氣瞬變的來(lái)源 - 其中最不利的是負(fù)載突降。當(dāng)交流發(fā)電機(jī)正在發(fā)電且其他電氣和電子負(fù)載保持連接至電池電路的同時(shí)，正在充電的電池被斷開(kāi)時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。如果不加以處理，電尖峰脈沖和瞬變將在整個(gè)電源電路中傳播，從而導(dǎo)致有源電子元件和傳感器中的電應(yīng)力過(guò)大。這種過(guò)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)電子系統(tǒng)中的元器件部分或永久性損壞。因此，諸如負(fù)載突降等瞬變會(huì)威脅到車(chē)輛的安全性和可靠性。
ISO 7637-2 和 ISO 16750-2：電源電路上的電壓瞬變:
在歷史上，ISO 7673 被用作在汽車(chē)的電源電路上發(fā)現(xiàn)的電壓瞬變的參考文獻(xiàn)。它們的定義非常明確：是由電動(dòng)負(fù)載的各種切換（電機(jī)和電感負(fù)載）和意外斷開(kāi)所造成的。這三種脈沖有相似性：
·脈沖 1：表示電感負(fù)載（例如電機(jī)）與電源意外斷開(kāi)連接，存儲(chǔ)的電荷被轉(zhuǎn)儲(chǔ)到電源電路的情況。
·脈沖 2a 和 2b：表示“受害”電路并聯(lián)的負(fù)載電流突然斷開(kāi)，以及直流電機(jī)在點(diǎn)火關(guān)閉后所產(chǎn)生的電壓瞬變。
·脈沖 3a 和 3b：表示由開(kāi)關(guān)元器件產(chǎn)生的電壓瞬變或“脈沖群” - 類(lèi)似于工業(yè)應(yīng)用中的電快速瞬變。
·脈沖 5a：是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間存在差異的地方。這種脈沖代表的是車(chē)輛中（例如混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) ）有 交流發(fā)電機(jī)且在電池充電時(shí)電池引線斷開(kāi)的情況。這會(huì)導(dǎo)致大量的能量被釋放（傾注）到電源電路中。脈沖的持續(xù)時(shí)間在 40ms 到 400ms 之間，電壓和交流發(fā)電機(jī)電阻值由最終用戶(hù)確定。
o兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間最重要的區(qū)別在于電氣系統(tǒng)將承受的這些負(fù)載突降脈沖的次數(shù)。對(duì)于 ISO 7673-2，只需要對(duì)系統(tǒng)脈沖一次。對(duì)于 ISO 16750-2，要求更為嚴(yán)格，需要 10 次脈沖（每次脈沖間隔 1 分鐘）。這會(huì)影響到保護(hù)方案，因?yàn)檗D(zhuǎn)而采用 ISO 16750-2 將會(huì)增加保護(hù)元件上電應(yīng)力的次數(shù)。
適當(dāng)?shù)那袚Q事件和負(fù)載突降保護(hù)的注意事項(xiàng)
電路保護(hù)器件，包括瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管和壓敏電阻，是保護(hù)敏感電子設(shè)備免受上面描述的電壓和電流瞬變的影響的最有效方法。選擇 TVS 二極管是因?yàn)樗鼈兪蔷哂锌焖夙憫?yīng)時(shí)間（低鉗位電壓）和低泄漏電流的硅雪崩器件，還因?yàn)樗鼈儧](méi)有損耗因數(shù)。壓敏電阻通常被用作瞬變浪涌保護(hù)的一線解決方案。具體的例子包括保護(hù)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備的超小型表面貼裝多層壓敏電阻（MLV）以及保護(hù)更接近于交流發(fā)電機(jī)本身的電源電路的金屬氧化物壓敏電阻（MOV）。
二極管應(yīng)符合 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)要求；壓敏電阻應(yīng)符合 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)要求
正如上文所討論的 ESD 保護(hù)解決方案，汽車(chē)電子協(xié)會(huì)（AEC）元器件技術(shù)委員會(huì)制定了嚴(yán)格的指導(dǎo)準(zhǔn)則，制造商在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試在汽車(chē)中使用的元器件時(shí)必須遵守。在汽車(chē)工業(yè)中使用的保護(hù)器件必須承受瞬變、機(jī)械和熱環(huán)境，還要鉗位至夠低的電壓以保護(hù)集成電路。在為汽車(chē)應(yīng)用選擇合適的 TVS 二極管時(shí)，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該尋找能夠提供適合汽車(chē)應(yīng)用的峰值脈沖功率耗散額定值的產(chǎn)品。典型的額定值范圍為：從 200W 到 3000W（10/1000μs）（僅經(jīng)歷最小的瞬態(tài)能量（脈沖 1、2 和 3）的電路）， 2200W（必須經(jīng)受未鉗位負(fù)載突降（脈沖 5a）和其他瞬態(tài)電壓事件的電路）。
針對(duì)交流發(fā)電機(jī)瞬變的保護(hù)，替代的電路保護(hù)解決方案會(huì)用到 MOV。為了保護(hù)敏感的電子設(shè)備免受因負(fù)載突降事件引起的電壓瞬變的影響，所選擇的 MOV 需要提供高達(dá) 5KA（8/20μs 脈沖）的高峰值浪涌電流額定值，以及可靠性的能量吸收能力。工程師應(yīng)只選擇和信賴(lài)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q200（表 10）、ISO 7637-2 以及 ISO 16750-2 要求的 MOV 器件。
