在汽車普及的時代，市場上也逐漸出現各式各樣的汽車電子產品輔助系統，如GPS導航系統、倒車影像雷達、駕駛安全預警器、行車記錄器等，但我們最關心的還是安全問題，車載電子產品必須要儘量保證可在任何時刻都能實現100%的可靠性，因為即使是很小的失效率也有可能危及用戶的人身安全。
眾所周知，汽車環境對電子產品而言是非常嚴苛的。首先是汽車電瓶的電壓雖然標稱是12V，但是實際輸出範圍會在8V-16V之間，蓄電池的電流很大，而且由於感性負載因素其電路隨時可能會斷開（通過熔絲或繼電器）。這樣匯流排上就會產生超過電源電壓幾倍的脈衝電壓，蓄電池誤接和蓄電池雙倍電壓跳躍啟動（24V）的操作也會造成充電器輸入電壓超出標稱值。電池誤接是在啟動一個沒電的電池時，由於粗心而將電纜極性接反所造成的。蓄電池雙倍電壓跳躍啟動是由於很多牽引車都配備兩個串聯起來的12V電池，以便在寒冷的天氣中協助啟動一個電池沒電的汽車。這將使得電氣系統的電壓範圍提高到最高28V，直到汽車啟動且牽引車司機斷開跨接電纜為止。
協力廠商的電源轉換器產品有可能可以過濾掉一些這樣的事件，但試驗顯示，這些電源轉換器的瞬態抑制能力有很大的差異性。當電源轉換器出現的異常事件超出車載產品電源管理晶片的最大電壓範圍時，就會破壞電源適配器。一旦受到破壞，汽車上的12V將會直接加到外置電子產品的輸入端。廠商通常會在產品的5V輸入端附加保護器件來實現電源埠的電壓保護。
OVP積體電路雖然可以解決過壓問題，但是沒有浪湧保護和負電壓保護的功能，而TVS器件可以實現浪湧保護，但是卻無法長時間處於過壓的狀態。最理想的情況是能同時實現長時間過壓和浪湧保護，同時還要考慮器件的成本和體積因素。
TE Connectivity公司電路保護部門的PolyZen產品能夠同時提供過壓、浪湧、過流、過溫以及ESD靜電保護功能，還具備防電源反接保護的功能。從2008年以來，該產品的可靠性已經通過了各種手持和車載多媒體設備的驗證。PolyZen產品能提供比分離的可恢復保險絲(PPTC)和穩壓器/TVS器件組合電路更高的性能、更多的保護功能以及更小的體積。
當過壓故障條件發生時，箝位二極體被擊穿後，它的溫度將會隨著時間的增加而增加，如果故障沒有排除，或者有較長時間的過壓故障脈衝載入在電路上，這時選用小功率的TVS器件也不能進行有效的保護，就需要大功率的TVS器件來保護後端電子電路，而大功率的TVS器件意味著價格更昂貴，以及封裝尺寸更大。
TE公司的PolyZen器件中整合的PPTC能夠快速有效的進行過流、過熱保護，在故障發生時，齊納二極體首先提供保護，由於齊納二極體和PPTC的獨特的熱耦合特性，齊納二極體溫度上升後，齊納二極體上的溫度能夠馬上傳遞到PPTC本體，PPTC本身又是一個熱敏元件，它可在很短的時間內動作，成為高阻狀態，這樣整個電路的電流就能夠被限流，而由PPTC和齊納二極體來承受故障電壓，PPTC可以長時間的承受故障電壓，可以勝任一個長時間的持續過壓過流保護。PolyZen器件的這個獨特性能，使得它能夠以較小的封裝尺寸來承受較大能量的surge和長時間的過壓保護。系統方塊圖（圖一）顯示了PolyZen器件以及PolyZen器件應用於典型輸入介面保護電路的電氣原理圖（圖二）。
| 圖二 : 典型輸入埠保護電路中的PolyZen器件 |
|
保護器件未來的發展趨勢是小體積和低成本，有鑑於此，TE最近推出了超小封裝（3.2 x 2.5 x 1.2 mm）的mini PolyZen器件，它同樣可以實現過壓、浪湧、過流、反接等保護功能，而且應用上並不需要外接任何其他器件，但是相較於TE已往PolyZen產品所佔用的面積，mini PolyZen可以減小50%。圖三是TE公司mini PolyZen產品的外觀圖。
PolyZen產品的典型故障響應如圖四所示，圖中選用的是一個整合了5.6V齊納二極體的mini PolyZen器件，在20V過壓條件（VIN）下，系統有3A的故障電流（I FLT）通過，mini PolyZen器件中的精密齊納二極體能夠快速地將輸出電壓（Vout）箝位在5.6V附近，保護了後端負載電路，同時器件中的PPTC能夠快速地動作，截斷電流，從而為齊納二極體與整個電子電路提供持續而長久的保護。
對於mini PolyZen產品在浪湧電壓上的保護性能，我們做了以下實驗，先在某品牌產品USB輸入電源線上加了一個mini PolyZen器件，再施加2KV 8/20浪湧波形，如mini PolyZen能通過浪湧測試，則再將USB輸入電源線上的mini PolyZen去掉，測試沒有mini PolyZen器件的USB電源線是否能通過最大浪湧電壓。測試電路如圖五和圖六所示。
| 圖五 : 浪湧測試電路圖（USB電源上加mini PolyZen器件） |
|
| 圖六 : 浪湧測試電路圖（USB電源上不加mini PolyZen器件） |
|
測試結果顯示，在不使用mini PolyZen保護器件情況下，USB充電埠不能承受200V電壓的8/20us（12ohm內阻）浪湧衝擊；在使用mini PolyZen保護器件的情況下，充電埠承受了至少2000V電壓的8/20us（12ohm內阻）浪湧衝擊。具體結果請參閱表一和表二，可見除了長時間的過壓保護性能之外，mini PolyZen還具有很強的浪湧保護性能。
| 表二 : 帶mini PolyZen的充電埠浪湧試驗結果 |
|
| 表三 : 不帶mini PolyZen的充電埠浪湧試驗結果 |
|
針對車載電子USB埠的過壓、浪湧以及過流保護等，TE公司有一系列的保護解決方案。更詳細的電路保護方案，請參閱TE的入口網站或與我們聯繫以索取技術支援。
(本文作者陳明航任職於TE電路保護(TE Circuit Protection)公司)
