一种抛负载脉冲防护装置的制作方法

本发明技术涉及汽车电子和电磁兼容领域，具体涉及一种针对12v供电的汽车电子零部件的抛负载脉冲的防护装置。

背景技术：

抛负载脉冲是指在交流发电机正在产生充电电流并且断开电池连接时，发动机电路上仍有其他负载，由于未断开时发动机的线圈内电流较大、断开时电流突然变小，产生的反向电动势导致的瞬态现象。

国际标准bsiso16750-2:2010对抛负载脉冲进行了定义，如表1所示。

汽车电子零部件是在环境较为恶劣的条件下使用的，要经受高温、高压、强烈震动和电冲击。对于汽车电子零部件来说，抛负载脉冲具有电压高、脉冲持续时间长的特点，具有非常大的破坏性，严重时可导致零部件内部电路着火，对零部件及车辆本身都具有较大的着火风险。目前汽车电子零部件针对抛负载脉冲采用大功率的tvs(瞬态抑制二极管)进行防护，但是大功率的tvs价格较高，增加了汽车电子零部件的成本；且二极管老化周期短，要保持测试精度，需要不断得更换二极管，也增加了管理成本。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明针对功耗较低的汽车电子零部件，提出了一种通过限流电阻的方式有效抑制零部件着火风险的方法，同时能够降低零部件成本。

本发明采用下面的技术方案：

一种抛负载脉冲防护装置，包括电源模块、限流模块和负载模块；所述电源模块为负载模块提供工作电源，所述限流模块设置于电源模块和负载模块之间，限流模块具有设定阻值、设定额定功率的限流电阻，用于抑制抛负载脉冲，保护负载。

进一步的，所述电源模块包括蓄电池，蓄电池的正极连接一二极管，负极与所述负载模块相连；所述二极管的负极与限流电阻相连。

进一步的，所述负载模块包括稳压芯片，稳压芯片的输入与所述限流电阻相连，输出与负载的输入相连；负载的输出、稳压芯片的对地一端均与蓄电池的负极相连。

进一步的，根据抛负载脉冲的电压参数、蓄电池的电压参数，计算得到负载工作最小、最大电流状态下的限流电阻阻值范围，完成对限流电阻的阻值参数选择。

进一步的，根据抛负载脉冲的电压参数、蓄电池的电压参数，确定所述二极管的压降、负载工作的最小电流、最大电流和稳压芯片的电压输入范围；分别计算负载处于最小电流工作模式下的限流电阻的取值范围和负载处于最大电流工作模式下限流电阻的取值范围，根据所述限流电阻的精度，确定限流电阻的阻值参数。

进一步的，根据所述限流电阻的精度对负载工作最小、最大电流状态下的限流电阻阻值范围进行修正，选择满足使得修正后的负载处于最小电流工作模式下的限流电阻的取值范围和负载处于最大电流工作模式下限流电阻的取值范围之交集不为空的限流电阻阻值，作为限流电阻的阻值参数。

设负载处于最小电流工作模式下的限流电阻的取值范围为[r1,r2]，载处于最大电流工作模式下限流电阻的取值范围为[r3,r4]，所述限流电阻的精度将[r1,r2]和[r3,r4]分别修订为[r1×(1+x％),r2×(1-x％)]和[r3×(1+x％),r4×(1-x％)]。

进一步的，根据负载工作的最大电流和限流电阻的阻值参数得到限流电阻两端的最大电压，根据所述限流电阻两端的最大电压和负载工作的最大电流计算得到限流电阻的额定功率。

进一步的，通过企业标准或bsiso16750-2:2010确定抛负载脉冲的电压参数和蓄电池的电压参数。

进一步的，所述二极管为防逆流二极管。

本发明的有益效果：本发明的这种抛负载脉冲防护装置针对功耗较低的汽车电子零部件通过限流电阻的方式降低了零部件成本，可有效对汽车电子零部件进行防护；根据装置的电气参数，设置限流电阻的阻值参数和额定功率，有效抑制零部件着火风险。

附图说明

图1为通过限流电阻抑制抛负载脉冲的示意图；

图2为本发明限流电阻的选择流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种典型实施例是一种抛负载脉冲防护装置，如图1所示，包括电源模块、限流模块和负载模块；所述电源模块为负载模块提供工作电源，所述限流模块设置于电源模块和负载模块之间，限流模块具有设定阻值、设定额定功率的限流电阻，用于抑制抛负载脉冲，保护负载。

根据图1中的各个元器件的电气参数，需要确定限流电阻的阻值参数和额定功率。

本实施例中针对图1的各个电气参数首先给出如下缩写：

irmax：通过限流电阻的最大电流值，单位ma；

irmin：通过限流电阻的最小电流值，单位ma；

iwlmax：负载工作时的最大电流，ma；

iwlmin：负载工作时的最小电流，ma；

vbatmin：蓄电池最小供电电压，单位v；

vbatmax：蓄电池最大供电电压，单位v；

vpmax：脉冲最大电压，单位v；

vpmin：脉冲最小电压，单位v；

vrmax：限流电阻两端的最大电压，单位v；

vrmin：限流电阻两端的最小电压，单位v；

vinmax：稳压芯片/稳压电路的可承受的最大输入电压，单位v；

vinmin：保证稳压芯片/稳压电路正常工作的最小输入电压，单位v；

vlmininmax：负载处于最小电流工作模式下通过限流电阻后进入稳压芯片的电压的最大值，单位v；

vlmininmin：负载处于最小电流工作模式下通过限流电阻后进入稳压芯片的电压的最小值，单位v；

vlmaxinmax：负载处于最大电流工作模式下通过限流电阻后进入稳压芯片的电压的最大值，单位v；

vlmaxinmin：负载处于最大电流工作模式下通过限流电阻后进入稳压芯片的电压的最小值，单位v；

vd：二极管(图1中d)两端的电压差，单位v；

rc-limit：限流电阻的阻值，单位ω；

wc-limit：限流电阻的额定功率，单位w。

各电气参数间关系：

(1)确认脉冲电压参数和蓄电池的最大供电电压和最小供电电压值(即汽车电子零部件正常工作的最小和最大电压值)，根据bsiso16750-2:2010标准的定义可知，vbatmin＜vpmin、vbatmax＜vpmax，所有限流电阻前端(与供电正极端相连接的一端)的最大电压为vpmax，最小电压为vbatmin。

(2)负载工作的最小电流iwlmin和最大电流iwlmax，由图2可知，iwlmin＝irmin，iwlmax＝irmax，所以：

vrmin＝iwlmin×rc-limit(公式1)

vrmax＝iwlmax×rc-limit(公式2)

(3)负载处于最小电流工作模式下通过限流电阻后进入稳压芯片的电压的最大值(vlmininmax)和最小值(vlmininmin)的计算公式：

vlmininmax＝vpmax-vd-vrmin(公式3)

vlmininmin＝vbatmin-vd-vrmin(公式4)

(4)负载处于最大电流工作模式下通过限流电阻后进入稳压芯片的电压的最大值(vlmaxinmax)和最小值(vlmaxinmin)的计算公式：

vlmaxinmax＝vpmax-vd-vrmax(公式5)

vlmaxinmin＝vbatmin-vd-vrmax(公式6)

(5)限流电阻额定功率计算公式：

wc-limit＝vrmax×iwlmax(公式7)

如图2所示，为了确定限流电阻的阻值和功率参数，我们采用下列步骤：

(1)通过客户企业标准或bsiso16750-2:2010确定vpmax和vbatmin的电压参数值，通过设计电路中采用的二极管的参数确定vd，根据电路设计要求，确定最小电流iwlmin和最大电流iwlmax的电流值，通过设计电路中采用的稳压芯片的输入电压范围确定vinmax和vinmin的电压参数。

(2)使vlmininmax＝vinmax，通过公式3计算vrmin的值v1，通过公式1计算出rc-limit的值r1。使vlmininmin＝vinmin，通过公式4计算vrmin的值v2，通过公式2计算出rc-limit的值r2。则vrmin在负载处于最小电流工作模式下的限流电阻的取值范围为[r1,r2]。

(3)使vlmaxinmax＝vinmax，通过公式5计算vrmin的值v3，通过公式1计算出rc-limit的值r3。使vlmaxinmin＝vinmin，通过公式6计算vrmin的值v4，通过公式2计算出rc-limit的值r4。则vrmin在负载处于最大电流工作模式下限流电阻的取值范围为[r3,r4]。

(4)限流电阻阻值确定方法：确定所选电阻的精度为x％，则将[r1,r2]和[r3,r4]分别修订为[r1×(1+x％),r2×(1-x％)]和[r3×(1+x％),r4×(1-x％)]。如果[r1×(1+x％),r2×(1-x％)]和[r3×(1+x％),r4×(1-x％)]交集为空，该方法不适用此电路设计；如果[r1×(1+x％),r2×(1-x％)]和[r3×(1+x％),r4×(1-x％)]交集不为空，rc-limit的参数选择范围为[r3×(1+x％),r2×(1-x％)]，即rc-limit∈[r3×(1+x％),r2×(1-x％)]。

(5)使用公式2和公式7确定所选限流电阻的额定功率。

本发明的这种抛负载脉冲防护装置针对功耗较低的汽车电子零部件通过限流电阻的方式降低了零部件成本，可有效对汽车电子零部件进行防护；根据装置的电气参数，设置限流电阻的阻值参数和额定功率，有效抑制零部件着火风险。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。