介紹了采用分散式架構(gòu)和泰科電子PolySwitch器件保護(hù)汽車線束的巨大優(yōu)勢，并與傳統(tǒng)的熔斷器保護(hù)集中架構(gòu)進(jìn)行了比較。本文還介紹了 PolySwitch器件的特性，并提供了將這些器件用于分散式架構(gòu)的具體應(yīng)用實(shí)例，將促進(jìn)開發(fā)更輕便、更靈活、更可靠的線束保護(hù)設(shè)計(jì)。

　　線束保護(hù)趨勢

　　雖然早在 990年代就推出了采用PPTC器件的分散式線束保護(hù)手段，但OEM采用這種方法的進(jìn)展十分緩慢。事實(shí)上，隨著現(xiàn)代車輛應(yīng)用中電氣和電子功能的不斷增加，汽車布線系統(tǒng)已經(jīng)變得比以往任何時(shí)候都要更龐大、更沉重、也更復(fù)雜。

　　除了改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的阻力之外，使用PPTC器件的好處一直被車輛中歷來使用的粗電線所制約。過去，機(jī)械強(qiáng)度規(guī)定車輛中使用的最細(xì)電線為0.35 mm2 (22 AWG)，可以承載8- 0A電流。這一限制抵消了針對小電流信號電路(如<8A)使用PPTC器件的優(yōu)勢。如今，新型導(dǎo)線材料工藝已經(jīng)能做到讓直徑較小的導(dǎo)線承載較大的電流，比如0. 3 mm2 (26 AWG)導(dǎo)線最大可承載5 A電流。如果配合PPTC分散式保護(hù)架構(gòu)，這種進(jìn)步將會帶來更多的重量節(jié)省。

　　一項(xiàng)針對中、高檔乘用車、采用分散式架構(gòu)和泰科電子PolySwitch器件的研究顯示，僅銅線一項(xiàng)就節(jié)省重量約50%。此外，由于采用了分散式架構(gòu)，并用可復(fù)位PolySwitch器件替代熔斷器，系統(tǒng)可靠性和設(shè)計(jì)靈活性得到大大改善。

　　汽車線束保護(hù)

　　在汽車?yán)铮娏魍ㄟ^分布在全車的各種主要和次要電線總成流向不同的電氣負(fù)載。對于 2 V電池系統(tǒng)來說，電路一般在 4 V系統(tǒng)電壓下(多數(shù)卡車和公交車中是24 V電池系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓為28 V)承載0. 0A到30A的電流。線束必須加以保護(hù)，防止因?yàn)?zāi)難性熱事件(如短路)而受損。

　　設(shè)計(jì)人員面臨的難題是既要增加電路保護(hù)器件、對電器系統(tǒng)中的潛在過載條件進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)又要降低總成本和重量。由于典型車輛一般含有數(shù)百個(gè)電路和超過一公里長的電線，復(fù)雜的布線系統(tǒng)使傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)手段陷入困境，并會導(dǎo)致不必要的超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

　　傳統(tǒng)方法：集中式架構(gòu)和熔斷器

　　如圖1a 所示，汽車布線系統(tǒng)的傳統(tǒng)保護(hù)方案過去采用的是集中和分布式多負(fù)載熔斷技術(shù)。在這種類型的集中(或稱為“星形”)架構(gòu)中，每種功能都需要一條單獨(dú)導(dǎo)線。如果單根導(dǎo)線支持多種功能，那么這根導(dǎo)線及其熔斷器也必須承載所有這些功能的電流總和。當(dāng)從電氣中心發(fā)出的電路越來越多時(shí)，在單獨(dú)一個(gè)接線盒中安排所有導(dǎo)線的出入線路并將該接線盒布置在方便司機(jī)維修的位置，已經(jīng)變得幾乎不大可能了。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員曾經(jīng)訴諸于一些減少了部分最終效用的線束設(shè)計(jì)方案，如：

　　1. 把負(fù)載組合在一個(gè)電路中，犧牲了導(dǎo)線規(guī)格優(yōu)化和故障隔離;

　　2. 以提高成本為代價(jià)，把電氣中心布置在只有經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)維修人員才能接近的位置;

　　3. 在各種功能系統(tǒng)之間來回布線，增加了布線長度、規(guī)格和成本。例如，由于熔斷器必須便于維護(hù)，傳統(tǒng)的車門模塊可能要為車窗、門鎖、LED和后視鏡功能提供單獨(dú)的電力饋線，每條饋線都要在接線盒內(nèi)用一個(gè)單獨(dú)的熔斷器進(jìn)行保護(hù)。

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　　圖1a. 典型集中式架構(gòu)

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　　圖1b. 典型分散式架構(gòu)

　　車輛的傳統(tǒng)集中式布線保護(hù)架構(gòu)依靠數(shù)量有限的大規(guī)格熔斷器來保護(hù)各種電路，防止它們因大電流故障條件而受損。雖然熔斷器相對來說不貴，但作為單一用途器件，一旦燒毀就必須更換。這一特性意味著熔斷器必須安裝在便于接觸的熔斷器盒內(nèi)—這一要求決定了系統(tǒng)架構(gòu)并迫使封裝和系統(tǒng)布局作出讓步。熔斷器在相同的外形尺寸下也具有2A到30A的標(biāo)稱額定電流，它們經(jīng)常被替換成大于設(shè)計(jì)值的熔斷器或者跳出電路的熔斷器(當(dāng)用在離域模塊中時(shí))。