糟糕的交流发电机二极管:汽车系统和电子设计
第一个为福特T型汽车电气系统包括一个内部磁线圈和磁铁系统与发动机飞轮。四个点火线圈的磁提供电流。每个线圈连接到一个圆柱,线圈和汽缸创建了一个重要的火花塞的火花。结束一个换向器安装在凸轮轴在前面引擎建立在正确的时间每个线圈。然后,崩溃引发的放电线圈的线圈字段。
当我们从T型下一代汽车快进,对比在电子系统的复杂性以及电子设备的应用激发敬畏。汽车和卡车司机现在访问标准安全、娱乐、电子控制、和地理定位设备——互联通过传感器、执行器和软件,这似乎令人难以置信的几十年前。当前汽车系统传输高达1.5 GB的数据,需要每天的配电系统,先进的通信协议、消息优先级和冗余错误检查。
除了糟糕的交流发电机二极管,哪些点是在汽车电气系统脆弱,什么设计师对交互性和可靠性需要记住吗?
汽车系统设计
而不是使用点对点的连接系统,汽车设计依靠车载网络,包括控制器区域网络(可以),以太网,Flexray,本地互连网络(林)。此外,电子系统依赖于面向媒体的协议(如系统运输(大部分),包括以太网音频视频连接(以太网真空断路),和以太网对时间敏感的网络(以太网听)。
汽车微控制器和其他嵌入式智能设备通过CAN总线实时通信骨干。CAN总线由双线式,半双工高速串行网络技术传输大量的数据,并提供短反应时间、错误检测、错误恢复,和错误的解决方案所需的安全系统,制动控制和仪表盘控件。
以太网网络进行诊断信息的发动机,底盘,和身体的电子控制单元连接。Flexray公交车支持制动控制信息而本地互连网络(林)通信通过传感器与微控制器控制门,镜子和灯光。面向媒体的系统传输(大多数)网络协议功能的总线标准运输高质量的音频、视频和信息通过以太网音频视频连接(以太网真空断路)和以太网对时间敏感的网络(以太网听)标准。
有很多系统在工作中做出任何汽车平稳运行和舒适。
这不是另一种现实
尽管科技进步,所有的汽车电子系统依赖于一个内燃机仍然连接到一个电池和一个交流发电机。不管电池类型,可充电汽车电池将化学能转换成电能并交付车辆起动电压。电池也稳定电压,这样引擎运行正常。
而电池供应电力所需的电动马达,发电机生成所需的能量整个汽车电气系统,不断指控电池。发动机与发电机螺栓,蜿蜒的传动皮带连接到发动机皮带轮驱动交流发电机。
每一个交流发电机包括定子绕组和转子绕组。随着转子旋转时,它产生一个磁场诱导静止的定子绕组的交流电流。充电发电机的输出流经六个二极管安装在整流装置,交流电流转换成直流电流的电气系统使用。指的是的原理图,每组两个二极管连接到一个三绕组的交流发电机。三个二极管显示为二极管三人来自三个定子线圈通过电流系统警告灯。
一个潜在的发电机在电路布局。
电压调节器连接到交流发电机保持输出电压之间正确地操作和所需的13.5和14.5伏直流保护装置连接到电气系统。在操作过程中,电压调节器控制励磁电流应用于发电机转子。如果输出电压超过14.5 vdc阈值,该监管机构停止供应电压。如果小于13.5伏直流电压降低,监管机构供应电流,导致发电机开始收费。
这只需要一秒
每一个交流发电机负荷下工作而发电。由于大量负载由交流发电机、整流二极管失败因为过热,过载或者因为糟糕的交流发电机的输出与电池正极端子之间的联系。漏或卖空交流发电机二极管可以导致快速充电系统的输出电压的变化。此外,糟糕的二极管可以也允许电流从电池泄漏在地面的交流发电机。
交流电流泄漏到电气系统创建电气噪声夫妇到电路和扭曲的信号穿过电气系统。由于先进技术在新型汽车和卡车依靠电流的供应和运行速度快有更高的敏感性,这些电路交流纹波问题。降低信号电压在这些电路转化为减少对噪声电压。没有清洁能源,模块可以重置,触发,或奇怪的反应传感器读数。
当使用一个示波器检查发电机二极管失败,检查长,向下反面出现的定期跟踪。二极管工作应该显示作为一个栅栏模式出现在第一个波形。一个已知良好的波形平均电压中心大约在0伏特和一系列连续的一致的振幅的涟漪。失踪的涟漪,涟漪过度,尾巴,峰值或其他不规则模式见第二个波形表明二极管或几个二极管失败了。
显示波形中的连锁反应。
交流发电机二极管失败也可以播放整个电气系统的电磁干扰。EMI能产生错误的传感器读数、引发点火系统或导致系统故障和类电路无钥匙入住电路依靠无线电频率信号的正常操作。
随着交流电流泄漏到电气系统问题,漏水或卖空二极管也可以引入瞬时瞬变到系统中。如果没有保护,瞬变沿着电源线和导致电子设备故障或失败。符合iso - 7637 - 2标准,涵盖了浪涌脉冲条件和保护可以从瞬变电压事件和LIN总线,汽车制造商使用双向瞬态电压抑制二极管(电视)。
新设计可以解决老问题
消除交流纹波的机会在汽车电气系统中,制造商设计了新的交流发电机,利用先进的场效应晶体管,而不是二极管。贴上“积极整合整流器监管机构,”FET-based整流器开关电流在两条道路之间,而不是只允许电流在固定的方向。新的交流发电机设计提供更好的性能,提高可靠性,更效率。其他设计起动机和发电机集成到一个包被称为集成起动/发电机设备或ISADs实现更大的发电容量和改善燃油经济性。
与设计工具和分析的套件选项从节奏,你肯定会做任何设计漏洞或困难,甚至复杂的汽车系统,微风。也能让你更快进入布局与信心OrCAD PCB设计者。你将一定会有所有必要的工具,路线,开发库,检查你的设计,完成投产。
如果你想了解更多关于节奏是如何对你的解决方案,跟我们和我们的专家团队。