電動汽車的電源與功率器件興起之勢

　　雖然電動汽車完全成為主流還需要一定的時間，但一些制造商深信面向大眾市場的零排放汽車時代已經來臨。當談到針對未來交通開發(fā)的技術時，電動汽車和電池產業(yè)毫無疑問是焦點所在，當前研發(fā)工作重點放在提高電池存儲容量和加快電池充電時間。通過與汽車和電池制造商的合作，TEConnectivity公司目前正在為這一新興市場領域開發(fā)新的技術和解決方案。

　　下圖顯示了PPTC技術如何應用于混合動力汽車和電動汽車電池模塊中的過溫檢測。該例使用了一個熱敏傳感器陣列來監(jiān)視單節(jié)電池故障。由于給PPTC器件加熱會使器件電阻迅速非線性上升，因此這種解決方案可以實現快速、精確的電池溫度感測。如圖所示，一節(jié)發(fā)熱的電池由于迅速上升到指定檢測溫度而被“標記”了出來。

　　用于混合動力汽車和電動汽車電池模塊的熱指示陣列。在本例中，紅色電池溫度超過了指定閾值，PPTC器件進入高阻狀態(tài)。

　　功率電子應用在興起

　　越來越多的傳統(tǒng)機械功能正在升級到電子應用，如電動助力轉向和電子停車系統(tǒng)。這些大功率、高溫度應用對功率電子系統(tǒng)提出了更高的要求，當powerFET、電容、電阻或IC等功率器件由于長期暴露在苛刻環(huán)境下而發(fā)生故障時，有可能產生嚴重的熱問題。

　　提高功率器件性能、使用散熱更均勻的設計技術、采用新的散熱材料是目前已經提出的用于增強熱管理性能的一些解決方案。不過，設計工程師仍在很大程度上依賴二級保護來阻止因功率器件故障或腐蝕導致過熱而產生的熱失控。

　　最常用的方法是使用熱熔絲/熱切斷(TCO)或熱開關。這些器件都能向設計工程師提供交流和直流應用中寬泛和特定的溫度激活特性，但在電路板組裝過程中存在一些問題。因為越來越多的PCB只使用表面貼裝器件(SMD)，而使用通孔器件需要專門的安裝過程，進而帶來額外的成本和復雜性。此外，標準器件可能無法提供汽車應用所需的耐用性和可靠性。而能夠用于汽車環(huán)境的器件經過了完整的測試，以滿足嚴格的沖擊和振動規(guī)范要求，并提供合適的直流額定值。

　　泰科電子最近推出了一款適用于汽車應用的回流熱保護(RTP)器件，這是一種可以切斷電流的二級保護器件，有助于防止因功率器件故障和PCB走線過熱而出現的損害。這種解決方案通常消除了對厚重散熱器、冗余FET和繼電器的需求。而這些需求廣泛地存在于電子控制單元、HVAC、ABS、電動助力轉向系統(tǒng)、DC/DC轉換器和PTC加熱器中。

　　如下圖所示，當RTP器件靠近powerFET安裝時，它能夠追蹤FET溫度。當FET超過正常工作溫度極限并出現過溫情況時，RTP器件將激活，并斷開電源線路。

　　在緩慢的熱失控情況下，RTP200器件會追蹤powerFET溫度，當溫度達到200℃時，它就會斷開電路。

　　使用工業(yè)標準的貼片和無鉛回流焊設備可以快速方便地安裝這種表面貼裝器件，并且這種器件可以承受峰值溫度遠超過200℃的多次回流焊工藝。在實際應用中，當檢測到溫度超過200℃時，它就會切斷電流。

　　為了在經過標準回流焊安裝后還能在現場200℃溫度時打開，RTP器件使用一次性電子激活工藝獲得熱敏特征。在實施激活程序之前，器件可以承受至少3次無鉛回流焊而不打開。激活程序可以在系統(tǒng)加電時自動實施，也可以在制造后期的線路系統(tǒng)測試期間實施。