Toshiba 於車載ECU的浪涌保護齊納二極體

ECU(Electronic Control Unit)電子控制單元,是汽車專用微機控制器。它和普通的計算機一樣,由微處理器(CPU)、存儲器(ROM、RAM)、輸入/輸出接口(I/O)、模數轉換器(A/D)以及整形、驅動等大規模集成電路組成。它的功用是根據自身存儲的程序對發動機各傳感器輸入的各種信息進行運算、處理、判斷、然後輸出指令,控制有關執行器動作,達到快速、準確、自動控制發動機工作的目的。

ECU的電壓工作範圍一般在6.5-16V(內部關鍵處有穩壓裝置)、工作電流在0.015-0.1A、工作溫度在-40℃~80℃。能承受1000Hz以下的振動,因此ECU損壞的機率非常小,在ECU中CPU是核心部分,它具有運算與控制的功能,發動機在運行時,它採集各傳感器的信號,進行運算,並將運算的結果轉變為控制信號,控制被控對象的工作。它還實行對ROM/FLASH/EEPROM、RAM)、輸入/輸出接口(I/O)和其它外部電路的控制;存儲器ROM中存放的程序是經過精確計算和大量實驗取得的數據為基礎編寫出來的,這個固有程序在發動機工作時,不斷地與採集來的各傳感器的信號進行比較和計算。把比較和計算的結果用來對發動機的點火、空燃比、怠速、廢氣再循環等多項參數的控制。 

在一些中高級轎車上,不但在發動機上應用ECU,在其它許多地方都可發現ECU的蹤影。例如防抱死制動系統、四輪驅動系統、電控自動變速器、主動懸架系統、安全氣囊系統、多向可調電控座椅等都配置有各自的ECU。隨著轎車電子化自動化的提高,ECU將會日益增多,線路會日益複雜。為了簡化電路和降低成本,汽車上多個ECU之間的信息傳遞就要採用一種稱為多路復用通信網絡技術,將整車的ECU形成一個網絡系統。

伴隨著人們環保和安全意識的提高,包含兩輪車在內的車輛正逐漸走向電子化和電動化,從而車輛搭載的ECU數量也在增加。此外,將ECU安裝在發動機等發熱部位附近的情況越來越多,因此對拋負載浪涌保護裝置的耐熱性要求也越來越高。

齊納二極體是當超出規定的大電流瞬間流經電路時,用來防止電子設備損壞、確保所供電壓恆定的二極體。特點是能夠保護對象免受瞬態過壓脈衝以及接近直流的過壓脈衝的影響,ESD保護二極體很難做到這一點。除ESD外,電路設計中還應考慮作為過壓脈衝的具有長脈衝寬度(微秒到毫秒量級)的感應雷電浪涌和開關浪涌。在設備電源線中,當電路開關時,可能會產生長達幾毫秒的長脈衝寬度開關浪涌。齊納二極體將保護半導體器件免受開關浪涌和頻率接近直流的過壓的影響。

它還可以保護半導體器件免受寬度為幾百納秒的靜電放電和脈衝寬度為微秒量級的感應雷電浪涌的影響。這有助於提高設備的可靠性。齊納二極體適用於保護電源線、電源控制線,並能保護內部電路和IC免受熱插拔等引起的過壓影響。電源線易受靜電(ESD)和其它過壓脈衝的影響,必須加以保護。電路斷開的具體原因尚不清楚,但通常情況下是因為過壓,比如電感負載的切換。齊納二極體使對於電路和IC的保護更容易更安全。



                                                                                    


資料來源: 東芝(https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/product/diodes/zener-diodes/articles/zener-diode-that-protects-from-various-surges-of-overvoltage-pulse.html )

為了保護對象免受具有長脈衝寬度的過壓脈衝的影響,必須根據假定的浪涌能量選擇產品。 如果是如上圖所示的過壓脈衝,圖中的灰色部分將接通至齊納二極體,因此必須檢查功率是否可以接受。利用上述方程來近似方波並計算脈衝寬度。每個產品的浪涌功率容限如圖所示。確認在近似方波後tW的齊納浪涌功率容限在設計上不成問題。

『東芝推出了“XCUZ系列”浪涌保護齊納二極體,該系列產品符合 AEC-Q101標準,適用於汽車設備。新型XCUZ系列產品可保護設備和電路,避免受到各種來自車載ECU電源線和連接器的噪聲(靜電放電(ESD)、納秒級ESD、微秒級到毫秒級開關浪涌等)的影響,並防止系統故障。新產品採用業界兼容的通用SOD-323(2.5mm×1.25mm)封裝。此外,新發布的20款產品典型電壓範圍5.6V至36V,覆蓋大部分電源電路。因此,產品可用於各種電壓電路,有助於提高汽車設備的質量。』(作者:東芝;出處:https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/new-products-share/diode/diode-20230830-1d.html )


應用 : 

  • 汽車設備(IVI,ADAS,BMS等)

 
特性 :

  • 符合AEC-Q101標準
  • 高ESD耐受性(ISO10605認證)
  • 低動態電阻


主要規格 :


                                                                                                                                                車載齊納二極體規格選型                                                       

引腳分布 : 



應用電路示例 :




特性曲線 :



                                                             資料來源: 東芝(https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/new-products-share/diode/diode-20230830-1d.html )

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參考來源

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