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智能功率器件

發(fā)布時間:2011-02-28

中心議題:
  • 智能功率器件的應(yīng)用
  • 沖擊電流的物理模型

在汽車的各類控制模塊的中,特別是在車身電子控制模塊中,車燈在車身電子控制模塊的負(fù)載中占有很大比重。而當(dāng)開通車燈時的沖擊電流對于設(shè)計者來說要更加注意,因為不正確的器件選型和設(shè)計會對器件造成永久損害而失效,甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)量。本文以英飛凌公司的智能PROFETBTS5020-2EKA_DS20為例,詳細(xì)解釋了燈泡在沖擊電流的物理模型,進(jìn)而給出了如何在設(shè)計中計算沖擊電流下驗證器件的安全。
  
沖擊電流的產(chǎn)生和負(fù)載的種類和特性有關(guān),和通斷頻率也有關(guān)系。特別是在有沖擊電流存在的負(fù)載的情況請與穩(wěn)態(tài)電流一起測定沖擊電流值。下圖顯示了有代表性的負(fù)載種類與沖擊電流的關(guān)系。


從上表可以看出,當(dāng)負(fù)載為燈泡時,沖擊電流是穩(wěn)態(tài)電流的10~15倍,本文討論的重點為白熾燈。為了更好的理解燈泡的沖擊電流,可以通過對白熾燈外部特性,建立關(guān)于白熾燈的PSPICE的模型,進(jìn)而可以通過仿真進(jìn)行研究沖擊電流的特性。以車大燈為例,55W@12V。

上圖為需要確定參數(shù)的白熾燈的參數(shù)模型,下面來把每個參數(shù)逐一定義出來。
  第一步:先計算出穩(wěn)態(tài)下的


第二步:確定R2。在Inrush的初始狀態(tài),白熾燈的等效電路呈現(xiàn)出電容的特性:即在很短暫的時間到達(dá)峰值電流后,又被衰減成穩(wěn)態(tài)電流。因此,還需要在電容的回路上串聯(lián)一個電阻(R2)。

第三步:計算電容的值。白熾燈的等效電路上電容電流的衰減可以由下式給出:

 (可以認(rèn)為在10ms的時間后電流達(dá)到了穩(wěn)態(tài)電流值,此時的沖擊電流已經(jīng)下降到初始值的約63%。)

下圖給出了完成了參數(shù)定義的55W白熾燈泡的PSPICE等效模型。

為了驗證參數(shù)定義的有效性,用PSPICE仿真的結(jié)果和實際的測量值相當(dāng)?shù)囊恢?。需要注意的是,這個模型只是給出了冷態(tài)下單次沖擊電流下白熾燈的模型。
  
用PSPICE仿真出來的結(jié)果,如下圖。

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