传统的保险丝已经不能为敏感的电子元器件提供充分的安全保护了，因此许多更复杂而有效的保护措施就应运而生。作者将为你介绍几种目前较为成熟的汽车电子器件的瞬时高电压抑制方法，以及对过流和数据损坏的保护措施。

    在车辆中，传统意义上对电器装置的保护就是努力使其免受来自于蓄电池的损害，因为蓄电池储存了很大的能量。如果电路中的一条回路出现短路，其线束本身的电阻对电流的阻碍是非常小的，所以线束中的电流便会无限增大。在这种情况下，如果没有采取保险丝这样的保护措施，或者没有设置断路器作为电路中的一个环节，那么强大的电流会使导线发热并可能将导线烧蚀，从而导致车辆的部分功能失效，甚至会发生后果严重的火险。

    保险丝对电器装置的保护是基于可控制加热的工作原理，即当电流通过保险丝时，保险丝电阻将会产生热量而使保险丝熔化。如果对保险丝金属材料的横截面积和金属热容量进行控制，那么就可以控制保险丝熔化的速度和电流大小，从而切断电路保护电器装置。

    虽然这种采用保险丝的保护措施足以为电风扇、电灯和电机提供保护，但是却不能为电子电路提供充分的保护。对电子电路的保护需要另外的解决方法，这是因为对于像传感器、组合电路和电子控制模块（ECM）之类的电子元器件装置，短路对它们的威胁是致命的，所以相应地也就需要不同的短路响应和保护措施。在这种情况下，就出现了采用新技术的装置在汽车上的应用，它们给车辆电子装置提供了保险丝所不能提供的保护。

    利用保险丝保护电子电路时，有几点主要缺陷。首先，与其它保护措施相比较而言，保险丝的反应速度比较慢。在车辆电子装置中，当电路发生短路时，一个普通的车用保险丝的反应时间大约是200毫秒。这个反应时间对于像电磁线圈和风扇电机之类的多数电器来说，都是能满足安全要求的，因为这类装置自身有热容，可以在他们自身变热并开始损坏之前吸收相当一部分热量。而电子电路在工作时，电流传输速度会快得多，而热容又会小很多，即使采用特殊的快熔保险丝，可以将熔断的反应时间缩短至3毫秒或者更少，但缩短后的反应时间对于保护要求在赫兹级别的装置仍然显得太慢了。

    保险丝的第二个缺点是它只是对电流敏感，而灵敏的电子装置同时还对电压和温度敏感。车辆电器系统在正常工作情况下产生的瞬时高压有很大的幅值和能量，所产生的高能量在反应时间为3毫秒的保险丝开始起保护作用之前，足以损坏灵敏的电子装置。

    保险丝的第三个缺点是体积过大。保险丝一旦熔化，不仅需要更换它，而且它所保护的装置将不能正常工作。车辆中的许多电子装置的功能都是和安全相关的，对于像收音机这样的电器，乘客可以忍受它暂时不能正常工作，但是对于像ABS、BCM（车体控制模块）或者ECM这样的装置，如果它们不能正常工作，车辆的安全性将没有保障。

    最后一个缺点是保险丝的安装位置受限制。保险丝能够最好地发挥作用的位置是在离它所保护的装置最近的地方。而传统的保险丝盒与它所保护的装置之间的距离通常被限制，并规定不准靠近它所保护的装置。若将保险丝盒安装在车门面板内或者其它更远的地方，会使查找和更换保险丝变得非常困难。

    目前，保护电子电路的装置通常被分为三大类：对瞬时高电压的抑制、可复位过流保护和对数据损坏的保护。

    汽车上瞬时高电压现象的发生是因为所储存的能量的突然释放。这些能量可以储存在汽车上的线束、交流发电机或其它电磁设备或电容性负载中。对瞬时高电压现象的最常用保护方法的测试是载荷瞬时释放测试。测试时，通过调整车辆以使交流发电机产生最大发电率。如果发电机达到最大发电率，蓄电池将会在瞬时被击穿，从而导致车辆中的所有储存的磁场衰竭。这种磁场能的迅速下降，将通过电磁感应产生瞬时高电压。

    车辆中其它的瞬时释放现象还包括交流发电机磁场的衰减（每一次交流发电机改变方向将产生100伏的电压）、电瓶启动（运行5分钟时产生24伏电压）、电线束的互耦（少于1焦耳的能量即可产生200伏电压）等。

    一个抑制瞬时电压的方法就是把输入和输出值都限制在一个最大正电压值和最小负电压值的区间内。这可以通过使用金属氧化压敏电阻来实现。金属氧化压敏电阻是一个非线性的电阻，它的工作原理就像是将两个稳压二极管背对背放置在一起。当电压超过设定值时，这个装置将在其中一个方向上导通，从而阻止电压进一步升高。

    稳压二极管的导通和其它普通二极管一样是正向导通。而反向导通的模式，只有在达到极限电压时才可以实现。当达到这个电压极限的时候，二极管就会导通，并且电压的任何微小的上升都会被耗散到二极管或者其它串联电阻中。将两个稳压二极管放在一起封装起来时，就和普通的二极管一样，会像一个金属氧化压敏电阻一样工作。这些元器件可以被组合在一起放进印刷电路板中并和其它元件焊接起来。

    可复位过流保护至少可以通过三种方法来实现。第一种是断路器，断路器可以被设置为当双金属弹簧发热到一定程度时断开而起作用。当弹簧的热量上升的时候，由于两种金属的膨胀率不同，弹簧就会发生变形。变形的结果就是两个弹簧被切断连接，从而断开电路，阻止电流通过。当弹簧冷却下来后，又会互相靠近，重新接合在一起。这种方法最大的缺点就是成本高、体积大，难以找到适当的安装位置。另外，还有一个缺点就是当两个弹簧连接时会有电弧产生。这种电弧是一种电力污染，它可以使接触点发生电弧焊，并在几千次的接合与断开之后失去作为断路器的功能。

    第二种方法是采用电子电路。在一些对速度要求高于成本控制的应用场合，可以采用功能像保险丝一样的电子电路。一个晶体管可以像一系列串联电阻一样来对电流上升产生阻碍作用。将一个敏感电阻放在主要的电流通路上时，在这个电阻上会产生一个与电流成正比的正向压降。产生的敏感电压可以在电流达到设定值的时候，触发其它电路以断开门电路或二极管的基极。这个触发的反应速度可以达到微秒级别。

    最后一种方法是采用一个相对便宜的限流装置，这是一种高分子聚合物正温度系数器件（PPTC），这种器件是半晶体的聚合体和传导颗粒。在正常工作状态下，电路中传导颗粒的电阻只有1欧姆。在非正常工作状态下，传导颗粒发热将会产生高温，使聚合体中的微晶粒熔化而成为无定型或非结晶体。这样就会使传导颗粒分散，从而造成电阻的非线性上升。电阻的上升会使电流下降到一个安全值，直到非正常状态和因此而带来的热量被消除。当这个装置冷却的时候，又会回到原来的工作状态。

    以上这些三种装置都能有效地复位。

    美国电气与电子工程师学会（IEEE）有一个代号为IDB-1394的标准。这是一个涵盖了一系列基本问题的标准，涉及了如何在车辆中使用非车载电子装置的问题，如对热插拔能力的要求、对带宽的保证和对通用的输入输出接口集成的解决办法等。另外，还制定了柔性的网络管理和逻辑布局的长远目标，即在电路支路和电路分支节点上的应用。当然，还要能够使用诸如电缆和连接器之类的低成本附件。

    采用上述IEEE的标准进行规范化的结果是客户端接口（CCP）的方便，并且接口和光纤网络相联。CCP接口是将支持IEEE1394规格的便携设备接入汽车上的电源和数据网络。在对这种电路的保护中，高分子聚合物正温度系数器件在插座或者便携装置中的使用，可以使接入电源的一侧被短路保护。而光纤网络的使用可以防止任何与电直接地相接，确保只有数据交换。这种隔离可以同时防止噪声和静电去干扰设备或车辆中的电子装置。

    根据数据的高频特性，对导入或导出基于微处理器装置的数据线的保护有多种方法。去耦电容器的电容在百亿分之一法拉的范围时，可以抑制高频噪声，而不影响数字数据的上升和下降次数。这里可以使用导磁环，可以把导磁环放在电源线上，控制电子装置进出。这些导磁环具有感应的特性，数据的高频特性可以在导磁环内产生蜗旋电流，从而消耗线路中的噪音能量。辐射控制缓冲网可以在一些应用场合用来抑制噪声干扰，如计算机通常被金属网屏蔽，这种屏蔽称为法拉第屏蔽，金属网可以在干扰信号影响电路之前将其吸收并将干扰传到地面。

    总之，针对不同的噪声、功率和电压瞬时冲击，电子装置需要采用的保护措施也不同，应该根据具体情况采用最合适的方法。如果原本是为家庭使用所设计的电子装备被应用到汽车上的话，那么仅仅采用保险丝进行电路保护是不够的，还需要采取更多的保护措施。