汽车的控制器控制着各种类型的负载，包括阻性负载、容性负载和感性负载。例如，车灯在车身控制模块的负载中占有很大比重。不正确的设计和器件选型会对控制器造成失效，影响产品的质量。本文详细解释了灯泡在浪涌电流下的物理模型和仿真模型，进而给出了如何在设计中计算浪涌电流，并验证在此条件下器件的设计安全。
浪涌电流的产生和负载的种类和特性有关，和通断频率也有关系。特别是在有浪涌电流存在的负载情况，应和稳态电流一起测定浪涌电流值。图1显示了有代表性的负载种类与浪涌电流的关系。
图1：典型的负载种类与浪涌电流的关系。
从图1可以看出，当负载为灯泡时，浪涌电流约是稳态电流的10～15倍，本文重点讨论汽车中的白炽灯。以汽车前大灯为例，一般是55W的额定功率。
图2：白炽灯的参数模型。
为确定白炽灯的参数模型中的R1、R2、C1的参数，下面把参数模型的数值逐一定义出来。
第一步，先计算出稳态下的R1：
稳态电流：
第二步，确定R2。在浪涌的初始状态，白炽灯的等效电路呈现出电容的特性，即在很短暂的时间到达峰值电流后，又衰减成稳态电流。因此，还需要在电容的回路上串联一个电阻（R2）。
第三步，计算电容的值。白炽灯的等效电路上电容电流的衰减可以由下式给出：
（可以认为在10ms的时间后电流达到了稳态电流值，此时的浪涌电流已经下降到初始值的约63%） 
图3给出了已完成参数定义的55W白炽灯泡的Pspice等效模型。
图3：白炽灯泡的Pspice等效模型（55W）。
为了验证参数定义的有效性，仿真的结果和实际的测量值也相当一致（见图4）。需要注意的是，图3只是给出了冷态下单次浪涌电流下白炽灯的等效模型（55W）。
图4：55W白炽灯Pspice等效模型的仿真结果。
以上分析了器件的物理特性和仿真，在工程实践中还需要通过器件选型来确保在浪涌电流下设计的安全。
1）计算浪涌电流下开关控制器件的温升（以BTS5020-2EKA为例）：
稳态电流：
浪涌电流为：
考虑到灯泡制造中参数的离散性，还要加上约10%的设计裕量，因此在选择功率器件时要确保器件的Isc ＞ (1+10%)Iinrush。从BTS5020-2EKA的数据表中查出Isc = 50A。计算出的值为50.38A，由于是在极限的情况下超出边界值，在最差情况下分析时可以认为对设计没有影响。
2）验证在浪涌电流下的功率损耗
功率损耗：
(Rds(on) = 44mΩ，BTS5020-2EKA数据表给出)
在BTS5020-2EKA数据表中找到热阻和脉冲时间的曲线图（见图5），找到10ms（0.01s）的那条2S2P（4层板）对应曲线，得到的ZthJA＝2℃/W。
图5：数据表中热阻和脉冲时间的曲线图。
浪涌电流引起BTS5020-2EKA的温升：
ΔT = Ploss×ZthJA = 46×2 = 92(℃)
TJ = Tambient+ΔT = 25+92 = 117(℃)
TJ小于器件给出的最高结温要求（见图6）。
图6：数据表中结温范围要求。
通过以上的设计分析和计算，可以认为BTS5020-2EKA满足在实际应用下浪涌电流的要求。
本文为《电子技术设计》2020年2月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
- 在高温下，Tj看计算有风险了。
- 0.26欧姆那个地方是不是有笔误
-
微信扫一扫
一键转发 -
最前沿的电子设计资讯
请关注“电子技术设计微信公众号”
- 一种用于电路板回收的新基材：遇水能溶 英国的Jiva Materials公司开发了一种新型的PCB基材Soluboard，这种基材是由天然纤维包裹在一种无卤的聚合物中制成的，与行业内经常使用的FR-4基材不同，这种材料只要在90摄氏度左右的热水中浸泡30分钟，就可以分层溶解···
- 韩国造世界首个室温超导体，闹剧还是新的未来？ 7月22日，韩国的一个科研团队在预印本网站arXiv平台上上传了两篇论文，声称发现了世界上首个常压室温超导体，这种材料是一种改性铅磷灰石名为LK-99，超导临界温度在127摄氏度，即400K以上，而且在常压下就具备超导性。
- 艾迈斯欧司朗推出智能多像素EVIYOS 2.0 LED，适用于高 EVIYOS 2.0具备高分辨率、完全防眩智能远光功能，在远光模式下自动降低眩光；EVIYOS 2.0将图像和安全警示投射在路面上，向驾驶员和车辆周边人员传递路况信息；EVIYOS 2.0是首款一体式像素化LED，该产品包含25,600个独立可控的发光芯片；经过长达10年的集中研发，EVIYOS 2.0即将于本月投入批量生产；马瑞利新推出的h-Digi microLED模块采用EVIYOS 2.0技术。
- 一比一复刻iOS版功能，Android版ChatGPT正式上线 7月25日，OpenAI宣布，Android版ChatGPT已经正式上线，可在谷歌应用商店进行下载，目前仅限在美国、印度、孟加拉国和巴西四国下载使用，不过OpenAI计划在下周拓展到更多地区。
- TI无线MCU创新方案，助力用户加速拥抱物联网 7月21日，由AspenCore主办的“2023全球MCU生态发展大会”在深圳罗湖君悦酒店隆重举行，特邀请到MCU领域的领军企业之一德州仪器(TI)参加了“无线MCU分论坛”，论坛上，TI无线产品工程师魏天华分享了主题为“创新型无线解决方案，助力不断发展的互联世界”的演讲，为现场观众带来了TI最新的无线MCU系列，以及对于这一市场的深刻思考。
- 中国首款量子计算机操作系统，本源司南PilotOS正式上线 近日，据安徽省量子计算工程研究中心的消息，本源司南PilotOS客户端终于正式上线。PilotOS客户端是本源量子完全自主研发的一款一站式学习与开发平台，用户可以直接进行本地量子计算编程，不需要联网使用，实现用户对量子计算软件服务“打开即用”，助力量子计算编程“小白”顺利成为量子计算编程开发者。
- 新型横向太阳能电池，竟然可以无限叠加有机半导体薄膜 对于人类来说，太阳能是一种非常重要的可再生能源，而太阳能电池是将太阳能转化为电能的主要方法，因此开发廉价、可靠和高效的太阳能电池对于从化石燃料向清洁能源的过渡至关重要。
- 立足实际客户应用场景，无线MCU让世界更加智能、互联 2023年7月21日，由AspenCore主办的“2023全球MCU生态发展大会”在深圳罗湖君悦酒店隆重举行，邀请德州仪器、Microchip、意法半导体、欧米智能等知名企业和众多专家学者参加了“无线MCU分论坛”，一同探讨无线MCU的无限可能。
- 全球MCU加速内卷，如何“卷”出更具活力的大生态？——202 国产MCU头部企业已在各自擅长的领域扎稳脚跟，高达三位数的国产MCU公司在20%的市场中为了生存而奋斗，而早已完成产业整合的国际MCU大厂却在80%的市场中胜似闲庭信步。未来三年内预计MCU整体需求将减缓，行业内竞争将趋于激烈。在2023年全球MCU生态发展大会上，国际和本土知名MCU厂商的技术和应用专家，为来自消费电子、家电、工业控制、通信网络、新能源汽车和物联网领域的OEM厂商和方案集成商代表带来MCU领域的最新技术趋势和应用解决方案。
- 国产芯大势所趋，米尔基于芯驰D9系列车规级核心板 米尔电子基于芯驰D9处理器推出了开发套件，文档资料包含产品手册、硬件用户手册、硬件设计指南、底板PDF原理图、Linux软件评估和开发指南等相关资料。
- 颠覆科学认知，科学家证实金属裂纹可以自我修复 美国桑迪亚国家实验室和得克萨斯农工大学的研究团队，首次目睹了金属碎片在没有进行任何人为干预的情况下破裂后，又重新融合在一起的过程，这一发现证实了金属具有其固有的自我修复能力。
- 瑞萨电子汽车级MCU和SoC网络安全管理，通过ISO/SAE 214 结构化的网络安全管理系统确保整个产品生命周期内整体网络安全
- 激发未来小小女工程师对STEM课程的兴趣，对工程界至关重要 泰克科技组合软件总经理Rick Khulman: “激发孩子们——尤其是女孩们对STEM的兴趣，对我本人乃至广大工程界
- 数据闭环——自动驾驶下半场的“入场券” 自动驾驶战争的上半场拼的是硬件和算法，下半场拼的则是数据和将数据点石成金的能力，即数据闭环能力。
- Nothing Ear（2）真无线降噪耳机拆解 在2023年3月，Nothing正式发布了全新迭代产品——Nothing Ear（2）真无线降噪耳机，在外观方面延续了家族式的透明元
- 小米Sound Move智能音箱拆解 Xiaomi Sound Move搭载4单元，采用双对称立体声学结构设计，通过高解析力双扬声器和双被动辐射器，经由小米声学金
- 射频传输线基础 今天大家一起学习一下射频传输线基础这篇讲义
- 奔驰半年成绩单：让赚钱变得更优雅！ 2023年上半年，梅赛德斯-奔驰集团呈现出强劲的财务表现和业务增长。本文详述各方面的具体表现。
- 自动驾驶对动力系统的影响 7月13日，由中国汽车工程学会、青岛市工业和信息化局主办，中汽翰思管理咨询公司协办的第十五届汽车动力系统技
- 红配绿，黑与白？什么样的配色才能俘获审稿人的芳心？ 好的科研绘图配色令人印象深刻，也能更准确地传递数据信息，今天小编就带大家看一下怎样去选择最适合自己数据，能
- AP AUTOSAR设计思想及原理 本文给大家分享一下在 AP AUTOSAR 里面我们怎么样去做一个设计，整个 AP 的设计思想及原理。
- 多合一电驱动系统设计和挑战 7月13日，由中国汽车工程学会等主办的第十五届汽车动力系统技术年会（TMC2023）在青岛举行。会上许多公司展示了引
- 电动化降价，智能化收费：未来汽车的双重变革 从2023年开始，价格战的阴影一直笼罩在汽车行业上面，“卷”是进行时，但是怎么”卷”出来是所有人考虑的问题。
- 宝华韦健TWS耳机PI7 S2评测 全新一代 Pi7 S2 的体验如何？耳机在保持上代经典「英伦风」的同时，又能带来哪些新体验呢？下面，就让我爱音频网带
- 瑞萨电子MCU和MPU产品线将支持Microsoft Visual Studio Code 客户现可以在VS Code中设计和调试瑞萨嵌入式处理器的软件，与瑞萨自有e2 Studio IDE相辅相成
- 逐点半导体IRX游戏体验品牌正式上线 从移动视觉处理方案到特定游戏调优，推动手游体验迈向新的征程
- 大联大世平集团推出基于onsemi产品的电动汽车（EV）充电桩方案 大联大控股宣布，其旗下世平推出基于安森美（onsemi）NTBG022N120M3S和NCD57084产品的电动汽车（EV）充电桩方案。
- 意法半导体发布创新红外传感器，提升楼宇自动化的人员存在和移动检 带有微加工热敏晶体管的高集成度、超低功耗传感器可取代传统的被动红外探测器
- 比科奇介绍其打造更加智能移动通信基础设施新愿景 比科奇在MWC上海世界移动通信大会期间介绍了其在引入人工智能（AI）等技术打造更加智能的移动通信基础设施方向
- WiSA E开发套件开始向全球发货，旨在统一非Sonos音频市场 面向中国、韩国、日本和美国的各大品牌发货
- 安森美和麦格纳签署战略合作协议，投资碳化硅生产以满足日益增长的 麦格纳将在其主驱逆变器方案中集成安森美的EliteSiC以增加电动汽车的续航里程和能效
- 小尺寸大功率Harwin连接器子系列可从360° EMC后壳中受益 Harwin公司宣布其Kona大功率连接器子系列现已推出带后壳的产品。
- Arm 扩大开源合作伙伴关系，加强投入开放协作 Arm 和我们的生态系统的关键信念之一是与开源社区合作，共创一个高度发达的 Arm 架构，使软件的落地更加稳定，从
- WiSA推出两款功能强大的新工具，用于实现、管理和测试WiSA技术支持 新工具可为客户提供全面支持，助其开发和制造采用WiSA E和WiSA DS设计、用于多声道音频的产品
- 艾迈斯欧司朗推出智能多像素EVIYOS 2.0 LED，适用于高精度自适应 EVIYOS 2.0具备高分辨率、完全防眩智能远光功能，在远光模式下自动降低眩光；EVIYOS 2.0将图像和安全警示投射
- 全新Arm IP Explorer平台助力SoC架构师与设计厂商加速IP选择 Arm推出全新Arm IP Explorer平台
