基于智能功率器件的沖擊電流問題解決方案

　　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載中占有很大比重。而當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，詳細解釋了燈泡在沖擊電流的物理模型，進而給出了如何在設(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載種類與沖擊電流的關(guān)系。

　　從上表可以看出，當負載為燈泡時，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，進而可以通過仿真進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：

　　(可以認為在10ms的時間后電流達到了穩(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?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。

　　下面來計算沖擊電流下BTS5020-2EKA的溫升。

　　以上的分析都是在最差情況下通過，所以可以認為BTS5020-2EKA滿足在次應(yīng)用下瞬時沖擊電流下的熱溫升的要求。