運(yùn)用帶PolySwitch? PPTC器件進(jìn)行汽車線束保護(hù)的優(yōu)勢(shì)

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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)回布線，增加了布線長(zhǎng)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)。

圖1a. 典型集中式架構(gòu)

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(lái)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(duì)來(lái)說(shuō)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))。

備選方法：使用PolySwitch器件的分散式架構(gòu)
這是一種優(yōu)化的線束保護(hù)方案，它具有樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)，主電力“干線”分為若干較小的“分支”，而在每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供過(guò)流保護(hù)。這種架構(gòu)允許使用規(guī)格更小、更節(jié)省空間的電線，從而降低了車重和成本。它還有助于改善系統(tǒng)保護(hù)并提供故障隔離，因此極大地提高了可靠性。圖1b給出了分散式架構(gòu)的示意圖，其中多個(gè)接線箱(用黃色表示)通過(guò)電源總線供電。每條從接線箱出來(lái)、接到電源、再到不同功能裝置的電線都可以用一個(gè)可復(fù)位的電路保護(hù)器件保護(hù)。圖2是局部分布式架構(gòu)的一個(gè)簡(jiǎn)化版本，其中每個(gè)接線箱要么直接對(duì)一個(gè)模塊供電，要么對(duì)另一個(gè)為外圍負(fù)載提供電力的節(jié)點(diǎn)模塊供電。

圖2. 局部分布式汽車線束架構(gòu)的細(xì)節(jié)
使用PolySwitch過(guò)流保護(hù)器件可以實(shí)現(xiàn)分散式電氣系統(tǒng)架構(gòu)。鑒于汽車級(jí)器件的可用性和在繼電器上可以期待的可靠性，這些模塊可以開(kāi)關(guān)(切換)并保護(hù)自身的輸出負(fù)載并安裝在不便維修的位置。

由于PolySwitch器件的采用不再需要經(jīng)過(guò)便于用戶接近的中央熔斷器座進(jìn)行配電布線，因此可以按照電源與負(fù)載之間最直接的路徑完成布線。從而縮短了電線長(zhǎng)度，減小了電線規(guī)格，不僅節(jié)省了大量空間、尺寸和成本，也減少了車輛中使用的各種端子、觸點(diǎn)、開(kāi)關(guān)和電子驅(qū)動(dòng)電路。此外，分散式架構(gòu)還可以減少所需的連接器和接線箱數(shù)量及尺寸。比如，通過(guò)在車門模塊中采用PolySwitch器件，可以使用一條電力饋線，節(jié)省了電線，降低了成本和接線箱尺寸。

表. 傳統(tǒng)熔斷與分散式線束保護(hù)架構(gòu)的電線重量比較。電線重量計(jì)算以銅密度8.96x10-6kg/mm3為依據(jù)
表1給出了與傳統(tǒng)熔斷保護(hù)技術(shù)相比，采用分散式架構(gòu)和PolySwitch器件所能節(jié)省的重量。（注意，如前面所述，本例中使用的最小電線規(guī)格為0.35 mm，而有些應(yīng)用中可以使用規(guī)格更小的電線。）