在汽車(chē)的各類(lèi)控制模塊的中，特別是在車(chē)身電子控制模塊中，車(chē)燈在車(chē)身電子控制模塊的負(fù)載中占有很大比重。而當(dāng)開(kāi)通車(chē)燈時(shí)的沖擊電流對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)要更加注意，因?yàn)椴徽_的器件選型和設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)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(http://www.infineon.com/Profet)為例，詳細(xì)解釋了燈泡在沖擊電流的物理模型，進(jìn)而給出了如何在設(shè)計(jì)中計(jì)算沖擊電流下驗(yàn)證器件的安全。
沖擊電流的產(chǎn)生和負(fù)載的種類(lèi)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(fù)載的情況請(qǐng)與穩(wěn)態(tài)電流一起測(cè)定沖擊電流值。下圖顯示了有代表性的負(fù)載種類(lèi)與沖擊電流的關(guān)系。
從上表可以看出，當(dāng)負(fù)載為燈泡時(shí)，沖擊電流是穩(wěn)態(tài)電流的10～15倍，本文討論的重點(diǎn)為白熾燈。為了更好的理解燈泡的沖擊電流，可以通過(guò)對(duì)白熾燈外部特性，建立關(guān)于白熾燈的PSPICE的模型，進(jìn)而可以通過(guò)仿真進(jìn)行研究沖擊電流的特性。以車(chē)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(lái)把每個(gè)參數(shù)逐一定義出來(lái)。
第一步：先計(jì)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(shí)間到達(dá)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(gè)電阻（R2）。
第三步：計(jì)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(rèn)為在10ms的時(shí)間后電流達(dá)到了穩(wěn)態(tài)電流值，此時(shí)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(yàn)證參數(shù)定義的有效性，用PSPICE仿真的結(jié)果和實(shí)際的測(cè)量值相當(dāng)?shù)囊恢隆Ｐ枰⒁獾氖牵@個(gè)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(lái)的結(jié)果，如下圖。
下面來(lái)計(jì)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(guò)，所以可以認(rèn)為BTS5020-2EKA滿足在次應(yīng)用下瞬時(shí)沖擊電流下的熱溫升的要求。