车载大功率应用如防锁死煞车系统、无刷冷却风扇、加热器、自动启停模块等愈来愈多；这些应用对温度极为敏感，一旦过热，很容易造成安全问题。为此，苏州昊芯电子销售的HCRTPmini大电流可回流焊热保护(HCRTPmini)元件，能耐受极高电流并防止热能传递，有效避免故障发生，经过市场大量应用验证，安全可靠有效。汽车制造商在其最新一代的车款中加进越来越多更大功率、更大突波电流(Inrush Current)的应用，包括防锁死煞车系统(ABS)模组、加热器和引擎冷却风扇。由于现今流行在一个模组中整合多项功能，因此车厂要求在应用出现故障时，例如发生热事件，并导致保修和安全问题时，可提供大电流保护。基于制造商对消费者的保护，汽车设计人员必须满足AECQ震动测试和其他强制使用热保护装置的汽车标准。 现阶段已有电子元件制造商专研相关解决方案，举例而言，苏州昊芯电子销售的大电流可回流焊热保护(HCRTPmini)元件，适合大电流汽车电子应用，譬如为ABS模组、冷却风扇/HVAC和加热器提供保护。
HCRTPMINI
严苛温度环境/安全需求 促汽车采用热保护元件阻抗性短路是一种故障状态，在此种状态下，会因该元件电阻上升得太高，而使得I2R发热，进而引发严重的温度问题。在功率场效应电晶体(FET)、电容器或其他功率部件因电阻升高引起故障，而导致过热时，阻抗性短路会对汽车电子系统造成危害；只需10瓦(W)即可使局部热点超过180°C，此种温度将会对主机板的环氧树脂结构造成伤害；此外，也可能不具足够的电流来开启上游的保险丝。促使汽车市场采用热保护元件的主要因素有以下几点： 1、原始设备制造商(OEM)的要求2、20～120安培(A)高功率密度、稳态以及高突波电流的应用。 3、与电池电源( Vbat)固定连接的应用。 4、严苛的发动机舱环境，如高温、热冲击和增加火灾蔓延机会的腐蚀性产品，包括防冻剂、制动液和汽油。 5、FR4环氧树脂印刷电路板(PCB)设计。 6、无涂层PCB导致氧化风险的增加。 7、客户品质部门的要求，譬如保险。 8、协助满足功能安全汽车标准，如ISO 26262 ASIL D。 像高功能模组等的大电流汽车应用对不利的热条件十分敏感。基于各种原因，汽车的控制模组将暴露于能毁坏泄极到源极通道的电压尖脉冲。功率场效应电晶体的输出闸极驱动器会因调节器异常而出现故障，或者某些类型的磨损而导致触点氧化，造成功率场效应电晶体的闸极电阻升高。当闸极电压接近Vth时，半导体依照线性模式工作，对耗散功率和内部温度造成极大影响，由于上述原因，必须在功率场效应电晶体受到破坏时，提供额外的板上热保护。 此外，在新的汽车架构中，有些电子控制单元(ECU)与 Vbat固定连接，从而提高热事件的风险。 HCRTPmini巧用焊锡膏作为热感应元件有鉴于更高功率、更大电流汽车应用不断涌现，并且须要对它们提供保护，经过不断改良推出HCRTPmini元件。该元件的创新之处是巧妙利用客户通常使用的焊锡膏作为感温器件：1、出厂时该器件通过塑料卡扣，将连接端子和弹簧固定，使得器件可以直接安装于PCB,无需借助其他夹具就可以完成表贴安装和回流焊焊工艺；2、当回流焊工艺结束后或最后测试时，将器件的上盖下压致锁定位置，就可以解除器件对端子片的固定完成激活；3、当器件连接端子片和PC焊盘之间温度接近220℃时，焊锡膏开始熔融软化，器件内部装置的弹簧将端子片向上弹开，断开回路。
HCRTPMIN结构图
HCRTPmini保护原理
此款元件能提供必要的特性以满足OEM厂商的保护要求，由于该元件通过了汽车等级(AECQ)认证，并与表面安装元件(SMD)回流焊制程相容，所以组装成本低且可靠性高，更采用扁平封装，使其能安装在微型化的PCB之内；其220°C的典型开启温度让它适合引擎盖下的应用；并具有较高的操作能力，23°C时的标称正向电流是90A，140°C时是45A；它具有较低的电阻，大约100μOhm，因而耗散和电压降均较低。 HCRTPmini元件能在室温下耐受达90A的保持电流，并且在140°C下耐受45A电流。由于HCRTPmini元件是SMD元件，稳态操作电流的性能取决于PCB布局和板子上的热管理。这款扁平的HCRTPmini元件能以无铅表面安装元件和回流焊装配制程来安装；相较之下，径向引线热保险丝必须在回流焊之后安装或者弹片安装需要额外治具装卸，更加节省装配成本、空间和更稳定可靠。 越来越多的新车可提供先进的ABS模组，此模组在同一块电路板上整合电子稳定控制(ESC)/电子稳定程式(ESP)系统，以及电子停车煞车(EPB)系统。虽然此种整合方法可降低整体汽车架构的设计成本，但也增加板上的部件密度，加上功率变大，上述因素都可能导致灾难性的故障。 许多OEM厂商都会要求在接近输入连接器的地方，提供不可逆的热保护，以防止内部模组温度超过200°C以上时，热量往汽车外传递。在须要进行热保护的典型汽车应用中，会在汽车的接线盒内放置电流保险丝，这是假设发生热事故时，电流保险丝将烧断，并解决问题；然而此假设并不正确，因为要提供充足的保护，除电流保险丝外，更需要过热保护装置。 除了ABS模组的典型保护方法外，设计人员也可在板上输入连接器附近安装两个HCRTPmini元件。在每种情况下，HCRTPmini都将充当最后防线的解决方案，以协助防止模组出现热事故；所谓的热事故，是指汽车本身将因此造成损坏而须维修。 在ABS应用中，出于安全原因而需要冗余的电源线。为了对整合式的ABS平台提供热保护，可在阀门/螺线管(Valves/Solenoid)和油泵马达(Oil Pump Motor)等两个区域使用HCRTPmini元件。 如下图的方块图所示，一个HCRTPmini元件放在接近板上输入连接器(Vbat 1)之处；第二个HCRTPmini放在电源线(Vbat 2)上，它是专门用来对安全微控制器单元和螺线管提供大约20Arms电流。
HCRTPMINI在ABS中应用示例
在ABS应用中，两个HCRTPmini元件放置在板上，一个放在安全微控制器和螺线管上(Vbat 2)，另一个放在输入控制器附近(Vbat 1)。在上述的实例中，这两个HCRTPmini过热保护元件，均位于输入连接器附近，可用以做为板上的最后防线，并减少因为阻抗性短路，使得功率场效应电晶体故障而引起的损坏。 采用不可逆安全设备 保护HVAC和引擎冷却风扇与使用未具嵌入式ECU控制单元的低端有刷马达相比，现今包括更多速度调节，譬如脉宽调变(PWM)控制系统的中端冷却风扇马达或HVAC，由于能帮助减少碳排放，逐渐获得汽车制造商青睐；例如有刷直流马达(BDC)的碳排放是2g/km，而无刷直流马达(BLDC)的是5g/km，其他优势还包括优化的变速控制，以及有刷直流马达的效率超过60%，而BLDC的效率是大约80%，此外，BLDC的使用寿命也较长。 设计人员被强制要求对这些汽车系统进行保护，以防止出现热事故的情况。例如，根据德国汽车工业协会的VDA要求，在任何情况下均须防止引擎和引擎冷却风扇电子设备出现热破坏，此种保护须通过采用不可逆的安全设备实施，这些安全设备可切断马达电源，而毋须要有电流和电压的额外控制电路。 下图展示如何利用HCRTPmini来为配备PCB和嵌入式电子部件的中端冷却风扇马达或HVAC协助提供热保护，此一实例展示出功率范围高达600W的有刷马达类型系统。如图所示，HCRTPmini元件通常放在反极性FET保护和EMI滤波器的输入连接器附近，在此实例中，这些元件更可在发生热事故时，协助提供反向电池(Reverse-battery)FET保护。
在功率范围达600W的有刷直流马达中，使用HCRTPmini元件示意图
下图举出了另一个实例，图中显示配备PCB和嵌入式电子部件的高端冷却风扇马达；此无刷马达类型的功率范围达1,000W。在此实例中，HCRTPmini放在输入连接器附近，在热事故时协助提供反极性保护。
在功率达1,000W的BLDC马达中，使用HCRTPmini元件示意图
政府法规驱动 预热塞控制改良刻不容缓严格的政府法规强制提高燃料经济和引擎性能，同时降低有害物质的排放量，上述要求带动目前先进现代引擎管理系统的发展。这些法规使得汽车工业要对柴油机直喷式引擎控制系统和预热塞控制进行改善，目前的产业发展趋势是以半导体元件，如功率场效应电晶体为中心，所打造的电子开关来取代采用叶片保险丝和继电器的传统架构。 如图所示，在四缸预热塞模组中，电子继电器塞(Electronic Relay Plug)直接与 Battery连接。在电子预热塞和铅酸电池之间没有任何继电器，使得系统更为灵敏。该方块图说明HCRTP如何放在输入连接器附近，协助在热逃逸时提供反极性FET保护，这种方法再次提供板上最后防线的保护，有助防止热能的传递。
HCRTPmini元件在预热塞应用的示意图
HCRTPmini元件可在汽车应用中使用，以便为所有类型的汽车控制驱动或马达协助提供热保护，在电流极高的部件发生故障时，该元件的高电流耐受能力，有助防止因热逃逸所导致的不安全事件；此HCRTP元件为设计人员提供容易安装和具有成本效益的解决方案，帮助它们达成符合AECQ标准的要求，例如冲击、振动、温度循环和湿度暴露的要求。
目前量产的有两款RF4515-000 /HCRTP-mini和RF4539-000 HCRTP-mini-B两个版本，两者主要区别是在连接端子弹起后，是否端子是否裸露，电性能完全相同；另外60V电压版本产品也可以提供样品并随时量产；苏州昊芯电子作为littelfuse专业代理商，一直专注于此产品的推广，有丰富的设计应用经验，欢迎新老客户交流索要样品！
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