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汽车闪光继电器优化分析与改进

时间:2018-03-04 17:29:30    来源:互联网整理    作者:匿名  浏览次数:
[导语]   摘要:FIasherA是一种24V系统的汽车闪光控制继电器(后面简称闪光继电器),在客户端出现极个别产品常亮或不动作,闪光继电器是为提醒别人,它的失效存在一定的危险性,严重的话会导致交

摘要:FIasherA是一种24V系统的汽车闪光控制继电器(后面简称闪光继电器),在客户端出现极个别产品常亮或不动作,闪光继电器是为提醒别人,它的失效存在一定的危险性,严重的话会导致交通事故,所以我们非常重视此问题,必须要解决它。本文着重介绍了此次分析的过程及处理方法。本文从简要地介绍闪光继电器开始,进而介绍此次优化的分析过程及处理方法。

关键词:闪光继电器 击穿 压敏电阻 防电源反接

引言

普通的闪光继电器般是三个PIN脚,(49)B接电源正极、(49a)(L)接负载、E(31)接电源负极。

闪光继电器是种控制转向灯(卤素灯或LED灯)按照定的频率(60~120次/min)进行闪烁,同时它对所带的灯泡进行检测,当其中的指示灯损坏后它会控制指示灯按不同的频率(a.闪光频率增高:其闪光频率至少应高于原来闪光频率的75%,但不得低于140周/分.b.闪光频率下降:其闪光频率至少应低于原来闪光频率的50%,但不得高于50周,分;c.指示灯长亮或长灭。通常我们是按方案a的要求)进行闪烁,这样可以提醒驾驶员及行人注意,避免发生交通事故。它的工作原理是智能IC或单片机接收到外部启动信号后输出定频率的PWM信号,驱动后端的继电器或MOS管带动转向灯工作,同时通过检测取样电阻或MOS管的反馈信号判断负载是否正常,当出现异常时则输出频率相应增加的PWM信号。

这是种较常用的方案,由于汽车上的电气复杂,线末多,感性负载多,所以外部的保护电路也必须设计好,否则同样的应用电路也会出现失效的,下面以FlasherA的失效做为案例进行说明。

一、不良现象

客户反馈我司产品在装配过程中出现灯常亮或不工作,不良样件取回测试也同样出现灯常亮或不工作。拆壳检查分析,发现部分三极管出现CE短路或开路、二极管击穿开路并形成小洞,经测试确认这些产品的不良均是二、三极管损坏。

二、不良分析

不良品的原理图见图1,IC1是智能IC,二极管D1起继电器K1线圈的续流作用,避免Q1关断时继电器产生的高压反电动势(无续流时可达上千伏)将Q1击穿,Q1则是继电器K1的控制开关。

从图1判定造成三极管、二极管击穿损坏的原因有如下可能:

A由BC817的规格书可知,它的集电极电流Ic是500mA。

继电器K1的线圈电阻为362×(1±10%)Ω,在正常工作电压(18V~32V)范围时,最大工作电流:

I=32÷(36236.2)=98.2mA<500mA,所以A的可能去除。

B此闪光器用于工程机械,整车在实际使用中,发动机启动,灯、喇叭、电磁阀等负载的通断会产生瞬问的尖峰高电压脉冲群冲击,图2是发动机启动,同时电磁阀接通后断开时的波形图(Vpp=332V,V+=134V,V-=-198V);

从以上波形图可以看出,尖峰脉冲干扰的产生与整车的负载使用情况有很大的关系,产生的尖峰脉冲经电源线串扰到产品电源引脚。这种尖峰高电压超过器件的承受电压范围,造成三极管、二极管被击穿而开路或短路。

C从图2的波形图,整车运转时会产生负脉冲,三极管的VEBO只有5V,但从图2的波形图看,反电压远远不止5V,所以反向电压过高也是三极管失效的原因之。

从B、C两点的分析可知,引起三极管、二极管失效的主要原因是由于整车的电源较差,在负载启停时产生过高的尖峰脉冲,使三极管、二极管击穿损坏。

三、矫正措施

1.矫正方案

从第2点的B、C分析可知,正向电压和反向电压VEBO过高是引起二极管、三极管失效的主要原因,所以我们采取以下的措施进行改善:

(1)为吸收尖峰脉冲在电源输入端增加个压敏电阻:

此闪光器用于24V系统,工作电压范围为18VDC~32VDC,按照压敏电压取最高工作电压1.2~1.5倍但低于被保护器件最大工作电压的原则,选用WMR10D470K,它的主要参数如下表:

(2)二极管由反向耐压75V的1N4148改为反向耐压为1000V的M7(位号D1);

(3)三极管由耐压50V的BC817改成耐压140V的MMBT5551;

(4)在电源负端增加防反极性的二极管D2(1N4007);

优化后的原理图如图3:

2.验证

(1)Pspice仿真分析

加正向电压120V进行仿真,Q1的c极电压正常;加反向電压120V进行仿真,Q1的c极电压正常,仿真图如图4所示。

(2)EMC测试

按照ISO 7637-2 5b的波形(US*为34.56V)加于输入端,测试400ms没有损坏,功能正常。

(3)实际使用

经以上优化后1年多均没出现同样的问题,由此证明此改善是有效的。

四、结束语

从闪光继电器的优化可以看出,汽车产品的设计,一方面要考虑电源干扰,另一方面要考虑防电源反接,防电源反接不仅仅是防电源的反接,另外可以防止由于汽车上电机或电磁阀等感性负载在启停过程中产生的高的反电动势,由于车上线束多,线间容易产生耦合,对部分产品形成反向电压,严重者则会损坏,所以汽车产品的设计整体都必须有防电源反接功能。

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