介紹了采用分散式架構(gòu)和泰科電子PolySwitch器件保護汽車線束的巨大優(yōu)勢，并與傳統(tǒng)的熔斷器保護集中架構(gòu)進行了比較。本文還介紹了 PolySwitch器件的特性，并提供了將這些器件用于分散式架構(gòu)的具體應(yīng)用實例，將促進開發(fā)更輕便、更靈活、更可靠的線束保護設(shè)計。

　　線束保護趨勢

　　雖然早在 990年代就推出了采用PPTC器件的分散式線束保護手段，但OEM采用這種方法的進展十分緩慢。事實上，隨著現(xiàn)代車輛應(yīng)用中電氣和電子功能的不斷增加，汽車布線系統(tǒng)已經(jīng)變得比以往任何時候都要更龐大、更沉重、也更復(fù)雜。

　　除了改變傳統(tǒng)設(shè)計方法的阻力之外，使用PPTC器件的好處一直被車輛中歷來使用的粗電線所制約。過去，機械強度規(guī)定車輛中使用的最細電線為0.35 mm2 (22 AWG)，可以承載8- 0A電流。這一限制抵消了針對小電流信號電路(如<8A)使用PPTC器件的優(yōu)勢。如今，新型導(dǎo)線材料工藝已經(jīng)能做到讓直徑較小的導(dǎo)線承載較大的電流，比如0. 3 mm2 (26 AWG)導(dǎo)線最大可承載5 A電流。如果配合PPTC分散式保護架構(gòu)，這種進步將會帶來更多的重量節(jié)省。

　　一項針對中、高檔乘用車、采用分散式架構(gòu)和泰科電子PolySwitch器件的研究顯示，僅銅線一項就節(jié)省重量約50%。此外，由于采用了分散式架構(gòu)，并用可復(fù)位PolySwitch器件替代熔斷器，系統(tǒng)可靠性和設(shè)計靈活性得到大大改善。

　　汽車線束保護

　　在汽車里，電流通過分布在全車的各種主要和次要電線總成流向不同的電氣負載。對于 2 V電池系統(tǒng)來說，電路一般在 4 V系統(tǒng)電壓下(多數(shù)卡車和公交車中是24 V電池系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓為28 V)承載0. 0A到30A的電流。線束必須加以保護，防止因災(zāi)難性熱事件(如短路)而受損。

　　設(shè)計人員面臨的難題是既要增加電路保護器件、對電器系統(tǒng)中的潛在過載條件進行保護，同時又要降低總成本和重量。由于典型車輛一般含有數(shù)百個電路和超過一公里長的電線，復(fù)雜的布線系統(tǒng)使傳統(tǒng)的電路設(shè)計手段陷入困境，并會導(dǎo)致不必要的超安全標準設(shè)計。

　　傳統(tǒng)方法：集中式架構(gòu)和熔斷器

　　如圖1a 所示，汽車布線系統(tǒng)的傳統(tǒng)保護方案過去采用的是集中和分布式多負載熔斷技術(shù)。在這種類型的集中(或稱為“星形”)架構(gòu)中，每種功能都需要一條單獨導(dǎo)線。如果單根導(dǎo)線支持多種功能，那么這根導(dǎo)線及其熔斷器也必須承載所有這些功能的電流總和。當從電氣中心發(fā)出的電路越來越多時，在單獨一個接線盒中安排所有導(dǎo)線的出入線路并將該接線盒布置在方便司機維修的位置，已經(jīng)變得幾乎不大可能了。因此，系統(tǒng)設(shè)計人員曾經(jīng)訴諸于一些減少了部分最終效用的線束設(shè)計方案，如：

　　1. 把負載組合在一個電路中，犧牲了導(dǎo)線規(guī)格優(yōu)化和故障隔離;

　　2. 以提高成本為代價，把電氣中心布置在只有經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)維修人員才能接近的位置;

　　3. 在各種功能系統(tǒng)之間來回布線，增加了布線長度、規(guī)格和成本。例如，由于熔斷器必須便于維護，傳統(tǒng)的車門模塊可能要為車窗、門鎖、LED和后視鏡功能提供單獨的電力饋線，每條饋線都要在接線盒內(nèi)用一個單獨的熔斷器進行保護。

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　　圖1a. 典型集中式架構(gòu)

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　　圖1b. 典型分散式架構(gòu)

　　車輛的傳統(tǒng)集中式布線保護架構(gòu)依靠數(shù)量有限的大規(guī)格熔斷器來保護各種電路，防止它們因大電流故障條件而受損。雖然熔斷器相對來說不貴，但作為單一用途器件，一旦燒毀就必須更換。這一特性意味著熔斷器必須安裝在便于接觸的熔斷器盒內(nèi)—這一要求決定了系統(tǒng)架構(gòu)并迫使封裝和系統(tǒng)布局作出讓步。熔斷器在相同的外形尺寸下也具有2A到30A的標稱額定電流，它們經(jīng)常被替換成大于設(shè)計值的熔斷器或者跳出電路的熔斷器(當用在離域模塊中時)。