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应对新兴市场趋势的电路保护方案 (下)
来源:戴泰初先生  时间:2015-06-10

  (续上文)

  应对汽车动力系统的新趋势

  随着舒适性和主动安全功能变得越来越普遍,汽车功率电子市场取得了飞速地增长。诸如动力转向和电子停车系统这样的一些传统机械功能开始转向电子应用。

  同时,通信市场不断发展。用户对持续连接的需求导致了全世界IT服务器集群和电信中心越来越密集,并随之产生了更高功率的机器和更紧密的电路板(PCB)。这些市场趋势催生了对功率电子系统的更大需求, 当元器件(如功率场效应晶体管(powerFET)、电容、电阻或集成电路(IC))由于长期暴露在苛刻环境中而发生故障时,它们很容易发生严重的热问题。这同样发生在全球范围内发展十分迅速的工业领域内。

  为应对这种趋势,TE电路保护部同样在2010年11月推出了可回流焊热保护器件(RTP)。这款二级保护器件是通过与汽车功率电子设计师合作开发而成的,可满足汽车电子系统对更强大热保护的需求。 它也可以满足电信功率系统和高端设备等应用的电路保护需求。

  该种类的首款器件可以帮助防止由动力元件故障或腐蚀引起的过热等多种原因造成的热失控故障。当在某一故障情况中,达到200℃临近温度或以下时,这款表面贴装器件将会打开,并保持在高于正常运行温度但低于无铅焊料融化水平。

  汽车功率场效应晶体管已被证实比在要求较低的应用中安装的器件更易出现疲损和故障。尽管一个powerFET可能通过了最初测试,但是在某些条件下,装置中的随机薄弱环节可能导致装置在现场使用中出现故障。实践证明,即使powerFET在规定的工作条件下运行,也会在不同的电阻水平下出现随机、不可预测的阻性短路。

  阻性模式故障尤其值得关注,这不仅仅是相对于powerFET而言,印制电路板也一样。仅 10W 的功率就可能产生温度在 180摄氏度以上的局部热点,远远高于印制电路板的典型玻璃化转变温度(135摄氏度),造成电路板的环氧结构损坏,并产生热事故。图3 说明一个出现故障的powerFET可能并不会产生一个完全短路过电流条件,而是产生阻性短路,通过I2R受热形成不安全的温度条件。在这种情况下,所形成的电流可能并不是很高,不会使标准保险丝熔断并阻止印制电路板上的热失控。

  

 

  图3.阻性模式下的PowerFET故障可能产生不安全的过热

  如图4所示,当RTP器件串接在powerFET附近的电源线上时,它会跟踪FET温度,如果功率场效应晶体管超过额定温度并产热过多,RTP器件将断开电源线路。

  

 

  图4, 在缓慢的热失控情况下,RTP200器件会跟踪powerFET温度,当达到200℃时断开电路。

  RTP器件帮助满足汽车功率电子系统的可靠性要求,如冷却扇、ABS,转向动力装置、PTC加热器。RTP200器件的200℃断开温度有助于防止误保护,从而提高系统可靠性,因为该温度高于大部分正常工作的电子器件的正常工作温度范围,但低于常见无铅焊料熔点。所以,当周围的器件在规定温度范围内工作时,RTP200器件不会断开电路,但在旁边的器件脱焊和形成额外短路的潜在风险之前会断开电路。

  采用业界标准的即插即用和无铅回流装置,这款表面贴装器件可以快速简单地进行安装,并且可以抵挡多次峰值温度在200°C以上的回流焊,当在现场发现温度超过200°C时就会切断电路。(200°C是RTP200的断路温度,它是这一系列的第一款产品。未来将发布更多温度选择的保护器件。)

  经过标准回流焊安装之后,为了使其能在现场200℃温度时断开,RTP器件使用一次性电子激活工艺使其对温度敏感。在实施激活工艺之前,该器件可以承受至少3次无铅回流焊而不断开。进行电子激活的时机由用户决定,可在系统上电或系统测试时自动进行。

  持续创新

  新型MHP和RTP技术表明了公司向电子设备制造商提供领先解决方案的承诺。这些行业领先的技术也肯定了TE在材料开发方面的长期投资和与客户的合作,可确保TE电路保护部推动现有技术向更新、更小和更方便的形式发展。

  本文讨论的这两款产品系列是公司电路保护新产品的先头军。MHP和RTP器件产品线正在面向更广的应用需求不断扩展,比如针对400 V/60A应用的MHP器件、具有各种不同电阻和开路温度的RTP器件。

原文链接:http://blog.circuitprotection.com.cn/?p=163

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