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汽车电子的输出接口一般需要具备短路保护功能,需要承受短路电流且在切断短路电流后能恢复到正常工作的状态。根据输出接口的形式不同,通常低边开关输出、高边开关输出、恒定输出和继电器输出等不同的输出形式将会有不同的测试要求。通过下图定义各种输出接口类型详细的测试要求。

对于熔断保护的输出端,应确保能承受短路电流且在更换熔丝后能恢复到正常工作。熔断器非常简单,制造工艺简单且成本低廉。熔断器的工作原则是一个简单的功率与时间的关系。电流越大,熔断或开路时间越短。熔断器的功耗与通过熔断器的电流的平方成正比。当功耗过高时,熔断器熔断。这是因为熔断器是一次性的保护,一旦熔断必须进行替换才能保证功能的正常使用。因此往往将熔丝器放在一起做在电气分配盒中,且放在能够检修的位置。当然也可在模块内部使用熔断器,不过与设计线束布线有关,这些限制和保护功能增加了模块的成本和可制造的难题。对于无保护输出端,可能由于短路电流过大而引起端口损坏,这是设计时需要尽量避免的。

(1)固态输出(低边开关输出和高边开关输出)

由于短路实际上也不是完全没有等效阻抗的直连,短接回路也存在一定的阻抗。按照阻抗的大小划分为硬短路和软短路两种不同的形式。在AECQ100-12中把集成芯片本身所做

的短路实验做了规定,如下图所示。

硬短路是指输出直接短路到地,短路的等效电阻往往是100~200m。在AECQ实验中分为4种不同的测试状态。

》引脚短路的情况:RsHoRr=20 mΩ并且LsHokT<1 μH;

>负载短路情况1:当短路电流IsHo&<20A时,则RsHokr=110mΩ-RsUPPL.Y;》负载短路情况2:当短路电流在20A<IsHopr<100A范围内时,则RsHoRr=100ma并且LsHoRr=5 μH;

》负载短路情况3:当短路电流IsT>100A时,则Rsor=50mΩ并且LsHkr=5 μH。软短路是指负载过大的情况,一般来说可定义为原有负载电阻的5%、10%、25%和50%等的不同等级划分。

硬短路使得固态开关快速地满足电流保护的条件,往往会快速关断。而软短路由于负载可能存在一定的冲击电流的原因,使得开关只能通过热保护进行关断。

(2)继电器和电源传输保护

对于继电器和熔丝来说,往往并不是通过阻抗来考虑电气负荷的,而是通过额定电流来进行测试,一般分为短时测试和较长时间测试。前者采用130%的负荷,后者一般负担200%的瞬时负荷。继电器保护分成内部和外部两部分:内部采用分流器电阻电流检测的方法进行,外部使用熔丝保护。

(3)恒定输出保护

某些模块需要输出一个恒定的电压,这类输出往往通过稳压器来实现。对于恒定输出也需要比较多地考虑短路保护的问题。因此,电子模块往往并不允许使用低压稳压器向外供电，这会导致短路时整个功能的瘫痪,甚至逻辑电源的损坏。