Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 20 ноября
 
 

Это интересно!

Ранее

Улучшение электромагнитной совместимости увеличивает безопасность автомобильных сетей

За последние годы количество электроники в автомобиле значительно возросло. Эта тенденция сохраняется наряду с интеграцией дополнительных функций, предназначенных для повышения безопасности, эффективности, надежности и удобства, а также для снижения вредных выбросов в атмосферу. Та же тенденция связана с возрастанием требований к шинным системам, что позволяет обеспечить надежную связь между большинством различных блоков управления. В частности, приложения с особыми требованиями к безопасности, управляемые с помощью таких шинных систем как CAN или FlexRay, должны удовлетворять самым жестким требованиям по ЭМС. Синфазные дроссели (Common mode chokes — CMC) в линиях передачи данных позволяют повысить защиту от сбоев, связанных с проблемами ЭМС.

Микроконтроллеры улучшают безопасность электронных схем управления автомобилей

Проблема повышения безопасности электронных систем управления автомобилей приобретает все большее значение в связи с усложнением узлов, применяемых в транспортных средствах и оснащением электронных блоков новыми функциями. В статье рассмотрены основные требования по безопасности, предъявляемые к электронным блокам управления на базе микроконтроллеров. Среди микроконтроллеров, применяемых в автомобильных электронных системах, прибор TMS570 компании Texas Instruments отличается высоконадежной двухядерной архитектурой, которая обеспечивает выполнение требований стандарта IEC 61508 по третьему уровню безопасности систем SIL3.

LVDS — НАДЕЖНЫЙ ВИДЕОИНТЕРФЕЙС ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Быстрее всего среди используемых в автомобилях типов данных растет использование видео. До недавнего времени единст­венным видеодисплеем в машине являлся небольшой экран для навигационных систем, расположенный рядом с навигационным компьютером. В дорогих автомобилях к нему присоединялся также ТВ-приемник, изображение которого выводилось на тот же дисплей. Однако при этом видеосигнал необходимо было передавать на значительно большее расстояние — от ТВ-приемника к дисплею, причем в аналоговом формате композитного видеосигнала. Данный материал представляет собой авторизованный перевод статьи Thomas Baumann, Senior FAE, Maxim Integrated Products Inc. "LVDS offers robust video interface for automotive applications".

 

15 мая

Самовосстанавливающиеся предохранители для автомобильной электроники

В статье освещены вопросы разработки и использования в автомобильной промышленности самовосстанавливающихся предохранителей (СВП) для защиты электрических цепей электрооборудования автомобилей. Приведены основные характеристики элементов Polyswitch и отражены возможности их использования в автомобильных устройствах. Отмечено, что в России разработкой и организацией производства СВП занимается ФГУП НИИЭМП.





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
80
Ав
т
о
моб
и
ль
н
А
я
э
лек
тр
оник
А
www. elcp.ru
В статье освещены вопросы разработки и использования в автомо-
бильной промышленности самовосстанавливающихся предохранителей
(СВП) для защиты электрических цепей электрооборудования автомоби-
лей. Приведены основные характеристики элементов Polyswitch и отра-
жены возможности их использования в автомобильных устройствах.
Отмечено, что в России разработкой и организацией производства СВП
занимается ФГУП НИИЭМП.
САмовоССтАнАвливАющиеСя
предохрАнители для
Автомобильной электроники
Потребители требуют от автомоби-
лестроительной отрасли постоянно-
го повышения качества и надежности
автомобиля. Чтобы удовлетворить эти
требования, в конструкциях новых
автомобилей электронные блоки и
электромеханические
устройства
используются так широко, что стои-
мость электрооборудования авто-
мобиля составляет теперь заметную
часть его цены.
С каждым годом требуется все
больше защитных устройств, обеспе-
чивающих надежность и безопасность
работы электрооборудования авто-
мобиля. В современных автомобилях
используется все больше электропри-
водов, включая двигатели и соленои-
ды, которые управляют регулиров-
кой сидений, подъемом и опусканием
антенны и стекол и т.д., и для каждой
электрической цепи требуется адек-
ватная защита.
Историю создания автомобильных
предохранителей можно проследить
на примере предохранителей Littelfuse
(см. рис. 1).
В настоящее время разработкой
и выпуском предохранителей для
автомобильной электроники зани-
маются такие ведущие западные
фирмы, как Bours (торговая марка
«Multifuse»); TEPС (бывшая Raychem),
США — торговая марка «Polyswitch»;
Littelfuse совместно с Wickmann
Group (торговая марка «Polyfuse») и
др. Американская компания Raychem,
например, производит предохраните-
ли различного применения семейств
RGE, RXE, RUE, SMD, mini SMD, nano
SMD, TS, TP, LTP, SRP [1, 2]. Для ком-
пактных электромоторов, где пре-
дохранитель должен вставляться в
пружинный держатель, хорошо под-
ходят чип-элементы Polyswitch. Также
можно использовать элементы семей-
ства Automotive (серий AHR, AGR, AHS,
ASMD), специально разработанные
для автомобильной электроники.
Большинство
автомобильных
электроприводов, используемых для
перемещения (например, открыва-
ния или закрывания окон), отключают
вручную. Из-за этого возможны слу-
чаи, когда привод остается под напря-
жением и после того, как механизм
достигнет предела перемещения. В
таких обстоятельствах ток, потре-
бляемый электродвигателем, быстро
повышается до уровня, в несколь-
ко раз превышающего нормальное
рабочее значение, и так же быстро
повышается температура обмот-
ки. За несколько секунд она может
повыситься настолько, что вызовет
повреждение изоляции обмоточного
провода и как результат — выход
двигателя из строя. Надо сказать, что
хотя обмотки электродвигателей рас-
считаны на работу в заторможенном
состоянии в течение небольшого про-
межутка времени, под воздействием
ряда факторов, например, высокой
температуры окружающей среды, этот
срок может составить всего несколь-
ко секунд. Однако ряд обстоятельств
часто приводит к более продолжи-
тельной работе электродвигателя в
заторможенном состоянии. Поэтому
для предотвращения выхода из строя
электрооборудования необходимы
средства защиты. В большинстве слу-
чаев это плавкие предохранители или
термоэлектрические прерыватели
тока (биметаллические предохрани-
тели). Но этим традиционным сред-
ствам защиты присущи серьезные
недостатки. Так, длительная работа
биметаллического предохранителя в
режиме ограничения тока приводит к
разрушению механических контактов
и выходу его из строя. Кроме того,
периодическое воздействие большо-
го тока при повышенной темпера-
туре окружающей среды даже при
нормальной работе предохранителя
может нарушить работу защищаемого
электродвигателя [3].
Керамические позисторы, явля-
ясь твердотельными устройствами,
позволяют преодолевать проблемы,
связанные с механическим переклю-
чением. Однако керамический пози-
стор с положительным температур-
ным коэффициентом сопротивления
(ТКС) — относительно высокоомное
устройство, потребляющее значи-
тельную мощность при нормальном
режиме работы электропривода.
Кроме того, керамический позистор
достаточно хрупок, в результате чего
подвержен опасности разрушения
при механическом ударе или вибра-
ции.
Недостатки керамического позисто-
ра и биметаллического предохранителя
могут быть преодолены при использо-
вании самовосстанавливающегося пре-
дохранителя.
Как известно, электропривод может
быть защищен от перегрузки по току
путем последовательного включения
в цепь устройства ограничения избы-
точного тока. Чтобы ограничить разме-
ры и стоимость монтажа транспортно-
го средства, подходящее устройство
ограничения тока должно быть рас-
положено или внутри электродвигате-
ля, или в непосредственной близости
от него. Поскольку электроприводы
часто размещают в труднодоступных
местах, где заменить защитное устрой-
ТаТьяна КаминсКая, КиРиЛЛ ДомКин, ФГУп «научно-исследовательский институт
электронно-механических приборов» (нииэмп), г. пенза
background image
Ав
т
о
моб
и
ль
н
А
я
э
лек
тр
оник
А
81
электронные компоненты №5 2008
маршруту, а не через блок предохранителей, как обычно, что
существенно уменьшает длину проводов (см. рис. 3).
Компания TEPC (Tyco Electronics Power Components, в ту
пору еще Raychem) начала выпуск «предохранителей» много-
кратного действия для автомобильной индустрии более
ство трудно, оно должно самостоятельно восстанавливать-
ся после снятия перегрузки.
Благодаря своим небольшим размерам и способности
самовосстановления, СВП могут быть расположены рядом с
двигателем, или даже встроены в него. Для этого они выпу-
скаются в корпусах различных типов с проволочными или
плоскими выводами, либо в малогабаритных корпусах, пред-
назначенных для поверхностного монтажа.
СВП — это резисторы с положительным ТКС, выдер-
живающие до 3000 переключений без замены. Их осно-
ву составляет проводящая полимерная композиция на
основе полиолефинов и сополимеров с интеркалирован-
ными в нее (от 20 до 45% по весу) углеродными наноча-
стицами.
В нормальном режиме работы токопроводящие углерод-
ные частицы, соприкасаясь, образуют проводящие цепочки
между цепями кристаллического полимера.
При возрастании тока или температуры окружающей
среды СВП-элемент разогревается, так как скорость выделе-
ния тепла в элементе превышает скорость его рассеивания
в окружающую среду. При достижении пороговой темпера-
туры (120…125°С) в полимере происходит фазовый переход.
В результате плавления кристаллических частиц полимера
и его перехода в аморфную фазу объем композиции уве-
личивается, что вызывает разрыв проводящих углеродных
цепочек и резкое (до 6 порядков) увеличение сопротив-
ления элемента («позисторный эффект»), что равносильно
размыканию цепи. После снятия перегрузки СВП-элемент
возвращается в исходное — низкоомное — состояние (само-
восстанавливается).
Величина сопротивления предохранителя в проводящем
состоянии составляет доли Ома. Время срабатывания зависит
от тока нагрузки и составляет 0,1…15 с, причем чем больше
ток, тем быстрее срабатывает предохранитель. Типовая схема
применения СВП на примере предохранителя Polyswitch пока-
зана на рисунке 2.
Важная черта самовосстанавливающегося предохра-
нителя — температурная зависимость параметров. Чем
выше температура окружающей среды, тем меньшее изме-
нение температуры необходимо для его срабатывания,
что приводит к ускорению размыкания цепи при возник-
новении перегрузки по току. И наоборот, при снижении
температуры окружающей среды время срабатывания
предохранителя увеличивается. На первый взгляд может
показаться, что в результате надежность защиты электро-
двигателя от перегрузки по току также будет меняться
при изменении температуры. Однако это совсем не так:
время нагрева обмотки электродвигателя до опасной тем-
пературы также обратно пропорционально температуре
окружающей среды. Таким образом, СВП обеспечивают
защиту электродвигателей от перегрузки по току в усло-
виях любой температуры [3].
В настоящее время самовосстанавливающиеся предохра-
нители широко применяются в следующих автомобильных
устройствах:
– электродвигатели привода замков дверей, сидений, зер-
кал и т.д.;
– модули контроля типа «черный ящик»;
– жгуты проводов;
– автомобильные сигнализации;
– защита приборов передних панелей;
– защита портов диагностики;
– автомобильные прикуриватели.
Поскольку СВП можно размещать именно там, где необхо-
димо — даже в труднодоступных местах, а не только в блоке
предохранителей, число защищаемых цепей можно увеличить.
Кроме того, становится возможен новый подход к компоновке
жгутов: питание можно подводить по наиболее короткому
Рис. 1. История создания автомобильных предохранителей Littelfuse
background image
82
Ав
т
о
моб
и
ль
н
А
я
э
лек
тр
оник
А
www. elcp.ru
15 лет назад. На первых порах потреби-
телям предлагались либо стандартные
элементы коммерческих серий, либо
специально выпущенные «под заказчи-
ка». Однако рынок потребовал выпуска
специализированных изделий для авто-
индустрии, и компания откликнулась
на этот призыв, выпустив серии AHS,
ASMD, AHR и AGR. Эти изделия квали-
фицированы по стандартам PS400 и
AEC-Q200, принятым для электронных
компонентов, используемых в авто-
промышленности. Основным отличием
этих элементов от остальных является
дополнительное жесткое тестирова-
ние в условиях эксплуатации, типичных
для автомобилей. Приборы PolySwitch
этих серий обеспечивают широкий
выбор параметров для инженера-
разработчика:
– AGR — максимальное напряжение
16 В, номинальные токи — 4…14 А; с
выводами;
– AHR — максимальное напряжение
16 В, номинальные токи — 4…14 А; с
выводами; высокотемпературные;
– AHS — максимальное напряжение
16 В, номинальные токи — 0,8 и 1,6 А;
SMT; высокотемпературные;
– ASMD — максимальное напряже-
ние 15, 30 и 60 В, номинальные токи
0,23…1,97 А; SMT.
Автомобильную электропроводку
следует защищать от повреждений и
опасности возгорания при коротком
замыкании. Обычно для питания блоков
требуется ток от 0,1 до 30 А при напря-
жении 14 В.
Например, элементы PolySwitch при-
меняются для защиты от перегрева
(а автомобиля — от пожара) ламп осве-
щения, прикуривателя, насоса омыва-
теля, сигнализации, автомагнитол, бор-
товых компьютеров, CD-чейнджеров,
систем GPS и навигационных приборов,
телематических систем, а также многих
других электронных устройств.
Среди клиентов компании TEPC —
Mercedes, PSA (Peugeot group),
Chrysler, Ford, BMW и другие, а также
многочисленные компании, произво-
дящие электронику для автомобиль-
ных заводов, включая изготовителей
аудиоаппаратуры (Blaupunkt — Bosch,
Siemens VDO, Becker–Harmann и др.).
Немало защитных элементов много-
кратного действия поставляются ком-
панией TEPC и для мотоциклов, автобу-
сов, мини-вэнов (Chrysler), грузовиков
(Volvo, Mercedes). В новых грузовиках
Mercedes, к примеру, установлено по
8 таких приборов).
В настоящее время СВП-элементы
начали использоваться и в разработках
российских автомобильных фирм.
В России исследованиями и раз-
работкой СВП в последние три года
занимаются ученые и специалисты ФГУП
НИИЭМП (г. Пенза) [4]. Параметры разра-
ботанных ими СВП (см. рис. 4) не уступа-
ют зарубежным образцам:
– начальное сопротивление —
0,012…0,16 Ом;
– ток размыкания — от 2,7 до 7,6 А;
– время размыкания — не более
3…6 с;
– диапазон рабочих температур
–40…125°С.
Серийный выпуск предохранителей, в
частности и в чип-исполнении для поверх-
ностного монтажа, планируется в 2009 г.
ЛИтеРатУРа
1. Проспект фирмы Raychem Corporation.
2. Каминская Т.П., Недорезов В.Г. Само вос­
ста навливающиеся предохранители на фазо­
вом переходе//Надежность и качество. Труды
международного симпозиума. Пенза, 21—31 мая
2007 г., Пенза, 2007. — Т. 2. с. 286—288.
3. Пряхин С. Предохранитель POLYSWITCH
для защиты автомобильного электрообо­
рудования//Автомобильная электроника. М.:
2001. №3. с. 52—53.
4. Недорезов В.Г., Подшибякин С.В.,
Ка мин ская Т.П., Сабаев А.А., Кичигина И.Н.
Ис сле дования и разработка самовосстанав­
ливающихся предохранителей на фазовом
переходе//Материалы, изделия и технологии
пассивной электроники. Труды международно­
го симпозиума, Пенза, 18—21 сентября 2007 г.
Пенза, 2007. с. 83—90.
Рис. 2. Типовая схема применения предохранителя Polyswitch
Рис. 3. Архитектура защиты электропроводки
Рис. 4. Самовосстанавливающиеся предохраните-
ли ФГУП НИИЭМП
Оцените материал:

Автор: Татьяна Каминская, КИРИЛЛ Домкин, ФГУП «Научно-исследовательский институт; электронно-механических приборов» (НИИЭМП), г. Пенза



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты