車身模塊中新的失效保護方法

在用一個“大熔斷器”保護多個上橋臂驅動負載的應用中，有些問題需要考慮。在這些應用中，“大熔斷器”的電流處理功能可能高于任何一條被保護的線束。因此，當一條電線上出現“軟短路”時，如果上橋臂驅動器十分強健，能夠處理更高的短路電流和熔斷保護功能，那么線束或電路板可能會自毀。
　　

圖6：當智能開關只能自我保護時的后果

方案

該解決方案是實現一個能夠仿真熔斷器的I2-t特性的智能電路保護算法。這個概念可轉化為“曲線下面積”。在下圖(圖 7)中，曲線下面積(A區)是保護算法的I2-t界限內。B區所示是在一段時間內的恒定超負載條件，其中，超負載電流小于智能開關的限流值。在這個圖中，當限流值超過曲線時，智能開關不會被閉鎖。當B區突破A區時，器件閉鎖。 這個原則適用于超負載在開關激活后存在很長時間的狀況。
　 　

圖7：超負載與功率限制區比較

可能存在一種特殊的瞬間過流狀況：瞬間過流超出曲線與A區交接的界限，但是“曲線下面積”不足以產生錯誤開關條件。在下圖中(圖8)，這個錯誤是很嚴重的，但是因為時長太短，不足以產生錯誤開關條件。

圖8：瞬間錯誤不會產生錯誤關斷狀況

這種保護算法準許出色多個涌流，同時不會強制系統處理比正常高出很多的穩態電流。因此，這種算法提供一個強健的保護功能，既可以保護開關本身，又可以保護被開關驅動的線束。再加上其它的安全機制，如內置的看門狗和激活功能，這個已經很安全的解決方案將會變得更加安全。
利用一個升降序計數器，可以在芯片上實現這個算法，控制該升降序計數器的是流經開關的電流的平方(圖 9)。

圖9： i-t 限制控制環路

計數器的方向由參考電流確定。當檢測電流高于參考電流閾值時，計數器升序計數，速率與檢測電流和參考電流的差的平方成正比。當檢測電流低于參考電流閾值時，計數器以固定值降序計數。固定降序計數值的設定目的是更好地估算熔斷器的散熱性。

這個閾值涌流要比電線的電流處理能力略低（如圖5所示，小于14A DC)。計數器一旦達到某一個預設值后，輸出就會被立即關斷。因為這種算法是利用熔斷器型的特性保護電線，所以直到微控制器重新初始化，將輸出重新導通之前，驅動器始終保持關斷狀態。
　　 圖10：采用保護算法的外推i2-t曲線與電線和熔斷器比較

實現這種保護方法的智能開關系列產品的應用，可降低給定車身電子模塊的線束成本，限制熔斷器的數量，同時提高可靠性和安全性。

當一次短路輸出最終燒毀了她的BCM時，車廂內充滿了刺鼻的燒焦味，如圖6電路板所示，該車的車主買了一輛新車，有同樣遭遇的車主不是很少。彌補一輛價值3000美元的汽車的置換損失需要很多個模塊。模塊的單價比較昂貴，底價不易被接受。從長遠看，多花一點錢增加這種保護裝置是物有所值的。