【導(dǎo)讀】近幾年,環(huán)形壓敏電阻器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,從原來的音響電動機(jī),隨身聽、VCD、DVD電動機(jī),到近幾年使用普遍的玩具電動機(jī),最近,用在家用電器方面的電動機(jī)也開始使用壓敏電阻,直至汽車行業(yè),現(xiàn)在汽車行業(yè)的壓敏電阻使用越來越普遍。
大家都知道,中國是世界上人口最多的國家,中國的制造業(yè)大多也屬于勞動密集型企業(yè),因?yàn)橹袊畠r(jià)的勞動力,使得電機(jī)的制造成本非常低,因此世界汽車業(yè)所使用的電機(jī)大多是中國制造的。隨著人們生活質(zhì)量水平不斷提高,對汽車的消噪效果要求也越來越高,原來不用壓敏電阻的,現(xiàn)在也統(tǒng)統(tǒng)用上了壓敏電阻,不僅如此,原先有壓敏電阻的電機(jī)生產(chǎn)廠家,對壓敏電阻的性能也提出了更高的要求,這就要求我們,對壓敏電阻要做更加深入的研究,從而保證能夠滿足這些要求。
圖1:壓敏電阻
汽車行業(yè)的特殊要求
體系要求
所有汽車行業(yè)必須通過ISO/TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證,ISO/TS16949是ISO9001對汽車行業(yè)的特殊要求,該體系對供應(yīng)商的要求比較高,所以,汽車及其配套行業(yè)在選擇供應(yīng)商時(shí),會十分慎重,沒有名氣的生產(chǎn)廠或規(guī)模較小的生產(chǎn)廠,很難能夠列入他們的候選名單。有幸成為其供應(yīng)商后,我們需要符合他們的要求。
ISO/TS16949五大核心工具
(1) Advanced Product Quality Planning and Contyol Plan——APQP
產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和控制計(jì)劃。
(2) Production Part Approval Process——PPAP
生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序。
(3) Potential Failure Mode and Effects Analysis——FMEA
潛在失效模式和影響分析。FMEA包括設(shè)計(jì)FMEA(P-FMEA)和制造FMEA(D-FMEA)。
(4) Measurement System Analysis——MSA
測量系統(tǒng)分析。
(5) Statistic Process Control——SPC
統(tǒng)計(jì)過程控制。
在五大核心工具中,F(xiàn)MEA和控制計(jì)劃是至關(guān)重要的。我們在日常工作中,是非常好用的分析工具。
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各個(gè)汽車廠家的不同要求
在PPAP提交時(shí),通用、福特、戴姆勒克萊斯勒又分別有不同的要求,例如,戴姆勒克萊斯勒的提交按照SPIN指定的路徑進(jìn)行提交。
戴姆勒克萊斯勒外觀批準(zhǔn)要求,在提交前,要首先得到其汽車公司設(shè)計(jì)室的認(rèn)可簽字,福特公司則要求,由其設(shè)計(jì)質(zhì)量辦公室審批,與PPAP一同提交。福特公司將生產(chǎn)節(jié)拍列入提交項(xiàng)目。那就是說,我們的壓敏電阻也是一樣,外觀上的任何更改,需要得到其汽車設(shè)計(jì)室或設(shè)計(jì)質(zhì)量辦公室的批準(zhǔn),哪怕是不影響性能的一點(diǎn)更改,甚至我們工藝的變化或設(shè)備改造帶來的生產(chǎn)效率的變化,要向克萊斯勒公司報(bào)告,得到對方批準(zhǔn)。
以下過程更改要求SREA:
a. 熱處理、電鍍、涂層和焊接;
b. 供方自行設(shè)計(jì)的電子零件的制造工藝更改(電容器、電阻器、集成電路和類似零件);
c. 產(chǎn)品異地生產(chǎn)。這就是說,我們在生產(chǎn)中工藝的變動,工廠搬遷等要經(jīng)過福特汽車公司的批準(zhǔn),而且需要提交外部實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可材料,這一點(diǎn)通用汽車公司要求與福特公司差不多。
韓國現(xiàn)代和日本豐田汽車對壓敏電阻的特殊要求
電動機(jī)要求檢測瞬態(tài)排放功能(韓國術(shù)語),在國內(nèi),我們叫做電動機(jī)的脈沖檢測。
韓國現(xiàn)代與日本豐田在標(biāo)準(zhǔn)要求上略有不同,韓國現(xiàn)代脈沖尖峰最大值在100V以內(nèi),最小值在-150V以內(nèi)。日本豐田則要求脈沖尖峰最大值在75V以內(nèi),最小值在-100V以內(nèi),日本豐田的要求更為嚴(yán)格。
最初選擇了第一套方案,方法如下。
1.檢測所用儀器:
(1) 4路數(shù)字存貯示波器 型號:TDS3054B
(2) 電流探頭放大器 型號:AM503B
(3) 電流探頭槍 型號:A6302
(4) 電壓探頭(10倍) 型號:P6139A
(5) 直流穩(wěn)壓電源
2.檢測方法
3.檢測結(jié)果
以下是韓國昌原市的電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所所檢測的結(jié)果:
DUT No. 1 2 3 4 5 6 7 8
Max.(V) 54 19 33 19 48 19 49 19
Min.(V) -48 -175 -86 -187 -69 -151 -141 -160
從檢測結(jié)果來看,顯然目前電機(jī)存在脈沖尖峰大的現(xiàn)象,不符合CISPR 25標(biāo)準(zhǔn),我們需要從根本解決此問題。
我們先看電動機(jī)設(shè)計(jì)方面如何解決此類問題,從線路設(shè)計(jì)方面怎樣進(jìn)行改進(jìn)。下面是電動機(jī)設(shè)計(jì)方面的兩個(gè)線路比較:從上面看,是將電容C4換成了片式壓敏電阻器。下面是組裝好的線路板比較。
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改進(jìn)后的檢測結(jié)果如下:
該結(jié)果仍然是韓國昌原市的電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所檢測:
DUT No. 1 2 3 4 5 6 7 8
Max.(V) 58 36 20 22 19 24 26 19
Min.(V) -54 -136 -47 -124 -36 -157 -22 -146
測試數(shù)據(jù)顯示,改進(jìn)有一定的效果,基本達(dá)到了現(xiàn)代汽車的要求,但仍然無法滿足豐田汽車要求。電機(jī)線路改進(jìn)的方案,并沒有徹底改變這種脈沖超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的現(xiàn)狀。
環(huán)形壓敏電阻的測量和改進(jìn)
我們針對這種情況,專門進(jìn)行了研究,通過環(huán)形壓敏電阻的改進(jìn),可以實(shí)現(xiàn)脈沖的先期控制。
脈沖測量方法
測試電路圖(引用ISO/DIS7637-2.3)及設(shè)置方法
按照電路圖布置線路,保證電機(jī)按照此測試線路測試,所示電機(jī)連接在直流電源上,保證電壓在13.5±0.2VDC。示波器用于測試脈沖電壓。示波器的探針與電機(jī)的插針連接。保證測試用線路的距離滿足要求,示波器的取樣速率應(yīng)該設(shè)為2.5M點(diǎn)每秒。垂直量程設(shè)置為50V/刻度,觸發(fā)位設(shè)置為30V。
測試步驟:
1接通電源
2確保示波器處于接收信號的狀態(tài)
3 將開關(guān)接通(OFF-ON)將電機(jī)堵轉(zhuǎn),可以在示波器屏幕上看到捕獲的脈沖電壓值
4 檢查脈沖電壓是否在歸定范圍之內(nèi)
5 將開關(guān)斷開(ON-OFF)將電機(jī)堵轉(zhuǎn),可以在示波器屏幕上看到捕獲的脈沖電壓值
6 檢查脈沖電壓是否在歸定范圍之內(nèi)
檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):
N.O CONTENT SNA TOYOTA
1 Maximum amplitude of transient, positive polarity +100V +75V
2 Maximum amplitude of transient, negative polarity -150V -100V
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無人工電源網(wǎng)絡(luò)測試
測試電路圖(引用ISO/DIS7637-2.3)及設(shè)置方法
按照電路圖布置線路,保證電機(jī)按照此測試線路測試,電機(jī)連接在直流電源上,保證電壓在13.5±0.2VDC。示波器用于測試脈沖電壓。示波器的探針與電機(jī)的插針連接。保證測試用線路的距離滿足要求,示波器的取樣速率應(yīng)該設(shè)為2.5M點(diǎn)每秒。垂直量程設(shè)置為50V/刻度,觸發(fā)位設(shè)置為30V。
測試步驟:
1接通電源
2確保示波器處于接收信號的狀態(tài)
3將開關(guān)接通(OFF-ON)將電機(jī)堵轉(zhuǎn),可以在示波器屏幕上看到捕獲的脈沖電壓值
4檢查脈沖電壓是否在歸定范圍之內(nèi)
5將開關(guān)斷開(ON-OFF)將電機(jī)堵轉(zhuǎn),可以在示波器屏幕上看到捕獲的脈沖電壓值
6檢查脈沖電壓是否在歸定范圍之內(nèi)
7將電機(jī)轉(zhuǎn)子軸分別旋轉(zhuǎn)36°、72°、108°、144°、180°后重復(fù)3-6步驟測試
檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):
N.O CONTENT SNA TOYOTA
1 Maximum amplitude of transient, positive polarity +80V +75V
2 Maximum amplitude of transient, negative polarity -100V -100V
實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器說明
N.O CONTENT EXPLAINE
1開關(guān)S 采用標(biāo)準(zhǔn)汽車用開關(guān)
2開關(guān)T 采用時(shí)間繼電器開關(guān)
3連接用導(dǎo)線 7×0.2mm2銅導(dǎo)線
4 UA 蓄電池
5 DC POWER SUPPLYDC 30V/40A有源電源
6 Oscilloscope TDS 1012(無人工網(wǎng)絡(luò)用)
使用以上的檢測方法,將壓敏電阻的尖峰定位在-100V,即可將問題解決。
以下是2008年7月份進(jìn)行檢測后,壓敏電阻上機(jī)后的檢測結(jié)果,依然是韓國昌原市的電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所檢測:
DUT No. 1 2 3 4 5 6 7 8
Max.(V) 29 34 18 20 33 28 45 22
Min.(V) -45 -60 -52 -69 -48 -73 -38 -44
根據(jù)檢測結(jié)果,不但滿足了現(xiàn)代汽車的要求,而且要求更為嚴(yán)格的豐田汽車也能滿足了。
通過測量控制,壓敏電阻完全能夠滿足用戶的使用要求。從而避免了電動機(jī)總裝后由于篩選不合格品造成的大量浪費(fèi)。