AI密闭空间气体检测系统总功率链路拓扑图
graph LR
%% 电源输入与分配
subgraph "电源输入与分配系统"
POWER_IN["电池/外部电源 \n 12VDC输入"] --> PMU["电源管理单元 \n PMU"]
PMU --> VDD_12V["12V主电源轨"]
PMU --> VDD_5V["5V辅助电源轨"]
PMU --> VDD_3V3["3.3V数字电源轨"]
PMU --> VDD_1V8["1.8V模拟电源轨"]
end
%% 核心控制单元
subgraph "AI控制核心"
MCU["主控MCU \n (AI算法处理)"] --> GPIO["GPIO控制接口"]
MCU --> ADC["高精度ADC \n 传感器信号采集"]
MCU --> I2C["I2C通信接口"]
MCU --> UART["UART通信接口"]
MCU --> PWM["PWM输出控制"]
end
%% 气泵/风扇驱动系统
subgraph "气泵与风扇驱动系统"
GPIO --> DRIVER_LOGIC["驱动逻辑电路"]
DRIVER_LOGIC --> VBQF3316["VBQF3316 \n 双路-30V/26A/DFN8"]
subgraph "气泵驱动H桥"
PUMP_HIGH["高端驱动"]
PUMP_LOW["低端驱动"]
end
VBQF3316 --> PUMP_HIGH
VBQF3316 --> PUMP_LOW
PUMP_HIGH --> GAS_PUMP["微型气泵 \n 12V/1A"]
PUMP_LOW --> GND_PUMP["气泵回路地"]
GAS_PUMP --> FLYBACK_DIODE["续流二极管 \n 1N4148"]
FLYBACK_DIODE --> GND_PUMP
subgraph "散热风扇控制"
PWM --> FAN_DRIVER["风扇驱动电路"]
FAN_DRIVER --> FAN_MOSFET["VB1630 \n 60V/4.5A/SOT23-3"]
FAN_MOSFET --> COOLING_FAN["散热风扇"]
COOLING_FAN --> GND_FAN
end
end
%% 传感器供电与信号管理
subgraph "传感器供电与信号链路"
subgraph "气体传感器阵列"
SENSOR_EC["电化学传感器"]
SENSOR_NDIR["NDIR红外传感器"]
SENSOR_MEMS["MEMS气体传感器"]
end
VDD_5V --> SENSOR_SWITCH["传感器电源开关阵列"]
subgraph "精密供电开关"
SW_EC["VBK7695 \n 60V/2.5A/SC70-6"]
SW_NDIR["VBK7695 \n 60V/2.5A/SC70-6"]
SW_MEMS["VBK7695 \n 60V/2.5A/SC70-6"]
end
SENSOR_SWITCH --> SW_EC
SENSOR_SWITCH --> SW_NDIR
SENSOR_SWITCH --> SW_MEMS
SW_EC --> FILTER_EC["π型滤波器 \n 10μF-1Ω-10μF"]
SW_NDIR --> FILTER_NDIR["π型滤波器"]
SW_MEMS --> FILTER_MEMS["π型滤波器"]
FILTER_EC --> SENSOR_EC
FILTER_NDIR --> SENSOR_NDIR
FILTER_MEMS --> SENSOR_MEMS
SENSOR_EC --> SIGNAL_COND["信号调理电路"]
SENSOR_NDIR --> SIGNAL_COND
SENSOR_MEMS --> SIGNAL_COND
SIGNAL_COND --> ADC
end
%% 通用负载与接口管理
subgraph "通用负载与接口系统"
subgraph "报警与指示单元"
ALARM_LED["报警指示灯"]
BUZZER["蜂鸣器"]
DISPLAY["OLED显示屏"]
end
subgraph "通用负载开关"
SW_LED["VB1630 \n LED控制"]
SW_BUZZER["VB1630 \n 蜂鸣器控制"]
SW_DISP["VB1630 \n 显示背光"]
SW_RELAY["VB1630 \n 继电器控制"]
end
GPIO --> SW_LED
GPIO --> SW_BUZZER
GPIO --> SW_DISP
GPIO --> SW_RELAY
SW_LED --> ALARM_LED
SW_BUZZER --> BUZZER
SW_DISP --> DISPLAY
SW_RELAY --> EXTERNAL_IO["外部接口"]
end
%% 通信与数据接口
subgraph "通信与数据接口"
MCU --> WIFI_BT["Wi-Fi/蓝牙模块"]
MCU --> LORA["LoRa无线模块"]
MCU --> USB_IF["USB通信接口"]
MCU --> SD_CARD["SD卡存储"]
I2C --> TEMP_SENSOR["温度传感器 \n 监测环境"]
end
%% 保护与监测电路
subgraph "保护与监测系统"
subgraph "电流监测"
PUMP_CURRENT["气泵电流检测"]
SENSOR_CURRENT["传感器电流检测"]
SYSTEM_CURRENT["系统总电流检测"]
end
subgraph "温度监测"
MOSFET_TEMP["功率MOSFET温度"]
SENSOR_TEMP["传感器环境温度"]
PCB_TEMP["PCB板温"]
end
subgraph "电气保护"
GATE_RES["栅极串联电阻 \n 22-100Ω"]
PULL_DOWN["栅极下拉电阻 \n 10kΩ"]
TVS_ARRAY["TVS保护阵列"]
FUSE["可恢复保险丝"]
end
PUMP_CURRENT --> ADC
SENSOR_CURRENT --> ADC
SYSTEM_CURRENT --> ADC
MOSFET_TEMP --> ADC
SENSOR_TEMP --> ADC
PCB_TEMP --> ADC
GATE_RES --> VBQF3316
PULL_DOWN --> VBQF3316
TVS_ARRAY --> POWER_IN
FUSE --> POWER_IN
end
%% 散热管理系统
subgraph "三级热管理架构"
subgraph "一级热管理:功率器件"
COOLING_LEVEL1["大面积PCB敷铜 \n +导热过孔"]
COOLING_LEVEL1 --> VBQF3316
COOLING_LEVEL1 --> FAN_MOSFET
end
subgraph "二级热管理:传感器供电"
COOLING_LEVEL2["局部敷铜散热"]
COOLING_LEVEL2 --> SW_EC
COOLING_LEVEL2 --> SW_NDIR
COOLING_LEVEL2 --> SW_MEMS
end
subgraph "三级热管理:控制电路"
COOLING_LEVEL3["自然对流散热"]
COOLING_LEVEL3 --> MCU
COOLING_LEVEL3 --> PMU
end
COOLING_FAN --> COOLING_LEVEL1
end
%% 连接与反馈
ADC --> AI_ALGORITHM["AI智能算法"]
AI_ALGORITHM --> PUMP_CONTROL["气泵智能控制"]
AI_ALGORITHM --> SENSOR_MGMT["传感器电源管理"]
PUMP_CONTROL --> DRIVER_LOGIC
SENSOR_MGMT --> SENSOR_SWITCH
%% 样式定义
style VBQF3316 fill:#e8f5e8,stroke:#4caf50,stroke-width:2px
style VBK7695 fill:#e3f2fd,stroke:#2196f3,stroke-width:2px
style VB1630 fill:#fff3e0,stroke:#ff9800,stroke-width:2px
style MCU fill:#fce4ec,stroke:#e91e63,stroke-width:2px
style SENSOR_EC fill:#f3e5f5,stroke:#9c27b0,stroke-width:2px
在AI驱动的密闭空间气体检测设备朝着微型化、低功耗与高可靠性不断演进的今天，其内部的功率与信号管理链路已不再是简单的开关与驱动单元，而是直接决定了系统精度、响应速度、续航能力与集成度的核心。一条设计精良的功率与信号链路，是检测设备实现高灵敏度传感、低噪声信号采集与智能多模控制运行的物理基石。
然而，构建这样一条链路面临着多维度的挑战：如何在极致微型化与散热可靠性之间取得平衡？如何确保低功耗运行与高驱动能力的需求并存？又如何将传感器供电、泵阀驱动与数字逻辑控制无缝集成于方寸之间？这些问题的答案，深藏于从关键器件选型到系统级集成的每一个工程细节之中。
一、核心功率器件选型三维度：电压、电流与封装的协同考量
1. 气泵/风扇驱动MOSFET：系统动力与功耗的关键
关键器件为VBQF3316 (双路-30V/26A/DFN8)，其选型需要进行深层技术解析。在电压与电流能力分析方面，考虑到微型气泵或散热风扇的典型工作电压为12V或5V，并可能产生反电动势，30V的耐压提供了充足的裕量。高达26A的连续电流能力，足以驱动主流微型隔膜泵（峰值电流通常<2A）并实现多路并联控制，为系统提供稳定气流。其双N沟道集成设计，为H桥或独立双路控制提供了可能，极大节省了PCB空间。
在动态特性与热优化上，极低的导通电阻（Rds(on)@10V仅16mΩ）直接决定了驱动效率。以驱动一个12V/1A的气泵为例，传统方案（单路内阻50mΩ）的导通损耗为1² × 0.05 = 0.05W，而本方案单路损耗仅为1² × 0.016 = 0.016W，效率显著提升。对于电池供电设备，这直接延长了续航时间。DFN8(3x3)封装具有优异的热性能，结合PCB敷铜，可有效将温升控制在最低水平，避免热量影响邻近的高精度传感器。
2. 传感器供电与模拟开关MOSFET：精度与静默的守护者
关键器件选用VBK7695 (60V/2.5A/SC70-6)，其系统级影响可进行量化分析。在精密供电与隔离方面，气体传感器（如电化学、NDIR或MEMS传感器）常需要干净的供电轨或进行周期性的通断电以降低功耗、校准零点。60V的耐压能力使其能够灵活用于12V或24V总线下的高端开关，有效隔离传感器与总线上的噪声。2.5A的电流能力远超多数微型传感器的功耗需求，提供了充足裕量。
在泄漏电流与噪声抑制机制上，其较低的栅极阈值电压（Vth=1.7V）确保了能被多数低电压MCU（3.3V GPIO）直接高效驱动，实现快速开关。在关断状态下，极低的漏电流有助于减少传感器待机时的电池损耗。将其用于信号路径的切换，其小封装和低寄生参数有助于保持信号完整性，对于微伏级传感器输出信号的采集至关重要。
3. 通用负载与逻辑电平转换MOSFET：系统集成的粘合剂
关键器件是VB1630 (60V/4.5A/SOT23-3)，它能够实现高密度集成与灵活控制。典型的应用场景包括：控制报警指示灯、继电器或声光报警器；作为电平转换器，连接3.3V MCU与5V或12V的外围电路；用于后备电池的切换电路。其SOT23-3封装是行业标准，在提供强大开关能力（4.5A）的同时，占据了最小的板面积。
在PCB布局与可靠性方面，SOT23-3封装便于手工焊接与自动化贴装，提升了生产良率。其60V的耐压为电路提供了良好的抗电压瞬变能力。在布局时，即使作为小信号开关，也建议在感性负载两端并联续流二极管，以保护器件免受反峰电压冲击。
二、系统集成工程化实现
1. 微型化热管理策略
我们设计了一个针对微型化设备的分级热管理思路。一级重点管理对象是驱动气泵的VBQF3316，尽管其效率很高，但在持续最大电流工作时仍需关注。建议在其底部铺设大面积接地敷铜，并通过多个导热过孔连接至PCB背面铜层，利用整个PCB作为散热器。二级热管理面向传感器供电开关VBK7695等器件，依靠其微型封装自身的散热和有限的敷铜，通常可满足要求。整体布局必须确保所有功率器件远离温度敏感的气体传感器探头，防止热源干扰测量精度。
2. 信号完整性及低噪声供电设计
对于高精度模拟电路，电源噪声是致命伤。使用VBK7695作为传感器供电开关时，应在其输出端紧贴布置π型滤波电路（如10μF MLCC + 1Ω电阻 + 10μF MLCC），以抑制开关噪声。数字控制信号（GPIO）在驱动MOSFET栅极时，建议串联一个22-100Ω的电阻，以减缓边沿速率，减少高频辐射。
针对空间限制，采用VBQF3316这类双路或VB1630这类超小型器件，可以最大化利用有限的PCB空间。所有功率回路应尽可能紧凑，减小寄生电感。
3. 可靠性增强设计
电气应力保护通过简化设计来实现。对于气泵等感性负载，必须在泵的两端就近并联续流二极管（如1N4148）。在VBQF3316的栅极，可添加一个10kΩ的下拉电阻，确保上电期间处于确定关断状态。
故障诊断机制可以集成到AI算法中：通过MCU的ADC监测气泵驱动电路的电流，可以判断气泵是否正常启动、堵塞或老化；通过监控传感器供电回路的电压，可以诊断传感器连接状态。
三、性能验证与测试方案
1. 关键测试项目及标准
为确保设计质量，需要执行一系列关键测试。系统静态功耗测试在电池供电、所有传感器待机、MCU休眠状态下进行，使用精密电流计测量，合格标准为低于100μA。气泵驱动效率测试在额定电压下驱动标称气泵，测量输入功率与气泵机械输出，评估驱动链路损耗。传感器供电噪声测试使用示波器在传感器供电引脚测量，要求峰峰值噪声低于传感器供电电压的0.1%。温升测试在设备密闭、最高环境温度下连续运行24小时，使用热电偶监测关键MOSFET和环境温度，要求器件温升不影响传感器精度。开关响应测试验证从MCU发出指令到传感器上电稳定的时间，关乎系统响应速度。
2. 设计验证实例
以一个多气体检测仪的功率链路测试数据为例（主电源：12VDC，MCU：3.3V），结果显示：气泵驱动效率（从输入到气泵端子）高达99.2%；传感器供电开关的导通压降在1A负载下仅为18mV；系统待机功耗低至85μA。关键点温升方面，气泵驱动MOSFET为15℃，传感器供电开关为8℃。信号完整性方面，传感器电源线上的开关噪声低于300μVpp。
四、方案拓展
1. 不同检测场景的方案调整
便携式个人检测仪（超低功耗）：可选用更小封装的VBTA161KS用于微电流负载开关，使用VBK7322控制小型风扇，依赖休眠策略最大化续航。
固定式在线监测仪（多路集成）：可采用本文所述的核心方案，使用VBQF3316驱动多个气泵实现多路采样，使用多个VBK7695独立控制各传感器电源，实现分时测量。
高可靠性工业监测仪（强化保护）：可在功率路径上串联保险丝，并选用耐压更高的VBI2658（-60V P-MOS）用于高端开关，提供额外保护层级。
2. 前沿技术融合
智能功耗管理是核心发展方向，AI算法可根据历史气体浓度数据，动态调整气泵采样频率和传感器预热时间，在安全前提下将平均功耗降低50%以上。
数字可编程负载开关是集成方向，未来可选用集成电流检测、过温保护的数字控制MOSFET，通过I²C总线配置，进一步简化MCU软件设计并增强诊断功能。
封装技术演进路线图可规划为：第一阶段采用本文推荐的SOT、DFN、SC70等封装实现高密度集成；第二阶段向晶圆级封装（WLCSP）演进，将功率器件与控制器紧密结合，体积再缩小70%；第三阶段探索系统级封装（SiP），将传感器、MCU、功率链路一体化集成，打造“芯片级”气体检测模块。
AI密闭空间气体检测系统的功率与信号链路设计是一个在微型化、低功耗、高精度与可靠性之间寻求极致平衡的系统工程。本文提出的分级选型方案——气泵驱动级追求高集成与高效率、传感器供电级注重隔离与低噪声、通用开关级实现灵活与高密度——为不同形态的检测设备开发提供了清晰的实施路径。
随着AI边缘计算与低功耗传感技术的深度融合，未来的功率与信号管理将朝着更加智能化、自适应化、隐形化的方向发展。建议工程师在采纳本方案基础框架的同时，重点关注噪声抑制与热隔离设计，为传感器获取高保真信号奠定硬件基础。
最终，卓越的微型功率设计是隐形的，它不直接呈现给用户，却通过更长的续航、更快的响应、更准的测量与更稳定的运行，为生命安全与环境健康提供持久而可靠的守护。这正是工程智慧在微观尺度上的价值所在。
详细拓扑图
气泵驱动与热管理详细拓扑
graph TB
subgraph "气泵H桥驱动电路"
PWM_SIGNAL["MCU PWM信号"] --> GATE_DRIVER["栅极驱动器"]
GPIO_DIR["方向控制GPIO"] --> DIR_LOGIC["方向逻辑电路"]
subgraph "VBQF3316双N-MOSFET"
Q1["通道1: 高端开关"]
Q2["通道1: 低端开关"]
Q3["通道2: 高端开关"]
Q4["通道2: 低端开关"]
end
GATE_DRIVER --> Q1
GATE_DRIVER --> Q2
DIR_LOGIC --> Q3
DIR_LOGIC --> Q4
VDD_12V --> Q1
Q1 --> PUMP_POS["气泵正极"]
Q2 --> GND_PUMP["气泵地"]
PUMP_POS --> GAS_PUMP["微型隔膜气泵"]
GAS_PUMP --> PUMP_NEG["气泵负极"]
PUMP_NEG --> Q3
Q4 --> GND_PUMP
%% 保护电路
subgraph "电气保护网络"
R_GATE["栅极电阻 47Ω"]
D_FLYBACK["续流二极管 1N4148"]
C_BOOT["自举电容 100nF"]
R_PULLDOWN["下拉电阻 10kΩ"]
end
R_GATE --> Q1
D_FLYBACK --> PUMP_POS
D_FLYBACK --> PUMP_NEG
C_BOOT --> GATE_DRIVER
R_PULLDOWN --> Q2
R_PULLDOWN --> Q4
end
subgraph "热管理与监测"
subgraph "一级散热:功率MOSFET"
COPPER_POUR["大面积接地敷铜"]
THERMAL_VIAS["导热过孔阵列"]
HEATSINK_DFN["DFN8底部散热焊盘"]
end
subgraph "温度监测"
NTC_MOSFET["NTC温度传感器"]
CURRENT_SENSE["高侧电流检测"]
end
subgraph "智能控制"
MCU_FEEDBACK["MCU反馈控制"]
FAN_CONTROL["风扇PWM控制"]
end
COPPER_POUR --> VBQF3316
THERMAL_VIAS --> COPPER_POUR
HEATSINK_DFN --> VBQF3316
NTC_MOSFET --> TEMP_ADC["温度ADC"]
CURRENT_SENSE --> CURRENT_ADC["电流ADC"]
TEMP_ADC --> MCU_FEEDBACK
CURRENT_ADC --> MCU_FEEDBACK
MCU_FEEDBACK --> FAN_CONTROL
FAN_CONTROL --> COOLING_FAN["散热风扇"]
COOLING_FAN --> COPPER_POUR
end
style VBQF3316 fill:#e8f5e8,stroke:#4caf50,stroke-width:2px
style GAS_PUMP fill:#e3f2fd,stroke:#2196f3,stroke-width:2px
传感器供电与信号链路详细拓扑
graph LR
subgraph "传感器电源管理通道"
MCU_GPIO["MCU GPIO控制"] --> LEVEL_SHIFT["电平转换电路"]
LEVEL_SHIFT --> VBK7695_IN["VBK7695栅极输入"]
subgraph "VBK7695功率开关"
S_VBK["源极S: VDD_5V输入"]
G_VBK["栅极G: 控制信号"]
D_VBK["漏极D: 传感器输出"]
end
VBK7695_IN --> G_VBK
VDD_5V --> S_VBK
D_VBK --> PI_FILTER["π型滤波电路"]
subgraph "π型滤波器"
C_IN["10μF MLCC"]
R_DAMP["1Ω阻尼电阻"]
C_OUT["10μF MLCC"]
end
PI_FILTER --> C_IN
C_IN --> R_DAMP
R_DAMP --> C_OUT
C_OUT --> SENSOR_VDD["传感器供电引脚"]
%% 信号调理路径
SENSOR_VDD --> GAS_SENSOR["气体传感器"]
GAS_SENSOR --> SENSOR_OUT["传感器输出信号"]
subgraph "信号调理电路"
BUFFER_AMP["缓冲放大器"]
LOW_PASS["低通滤波器"]
GAIN_STAGE["可编程增益级"]
end
SENSOR_OUT --> BUFFER_AMP
BUFFER_AMP --> LOW_PASS
LOW_PASS --> GAIN_STAGE
GAIN_STAGE --> ADC_IN["MCU ADC输入"]
%% 保护与隔离
subgraph "噪声抑制与保护"
DECOUPLING["去耦电容阵列"]
GUARD_RING["保护环接地"]
SHIELDING["信号屏蔽层"]
end
SENSOR_VDD --> DECOUPLING
DECOUPLING --> SENSOR_GND["传感器模拟地"]
BUFFER_AMP --> GUARD_RING
LOW_PASS --> SHIELDING
end
subgraph "多传感器矩阵控制"
subgraph "传感器选择矩阵"
MUX_ANALOG["模拟多路复用器"]
SWITCH_ARRAY["开关阵列"]
end
subgraph "时序控制"
SEQUENCER["上电时序控制器"]
INTERVAL_TIMER["采样间隔定时器"]
end
MCU --> SEQUENCER
SEQUENCER --> SWITCH_ARRAY
SWITCH_ARRAY --> SENSOR1["传感器1供电"]
SWITCH_ARRAY --> SENSOR2["传感器2供电"]
SWITCH_ARRAY --> SENSOR3["传感器3供电"]
MCU --> INTERVAL_TIMER
INTERVAL_TIMER --> MUX_ANALOG
MUX_ANALOG --> SENSOR1_SIG["传感器1信号"]
MUX_ANALOG --> SENSOR2_SIG["传感器2信号"]
MUX_ANALOG --> SENSOR3_SIG["传感器3信号"]
MUX_ANALOG --> ADC_IN
end
style VBK7695 fill:#e3f2fd,stroke:#2196f3,stroke-width:2px
style GAS_SENSOR fill:#f3e5f5,stroke:#9c27b0,stroke-width:2px
热管理与可靠性设计详细拓扑
graph TB
subgraph "三级热管理架构"
subgraph "一级: 功率器件散热"
COOLING_LEVEL1["主动散热区"] --> HEAT_SOURCE1["主要热源: VBQF3316"]
HEAT_SOURCE1 --> THERMAL_STRATEGY1["散热策略: PCB大面积敷铜+导热过孔"]
THERMAL_STRATEGY1 --> HEAT_PATH1["热通路: 导热过孔→背面铜层→环境"]
end
subgraph "二级: 传感器供电器件散热"
COOLING_LEVEL2["被动散热区"] --> HEAT_SOURCE2["次要热源: VBK7695"]
HEAT_SOURCE2 --> THERMAL_STRATEGY2["散热策略: 局部敷铜+空气对流"]
THERMAL_STRATEGY2 --> HEAT_PATH2["热通路: SC70封装→敷铜→空气"]
end
subgraph "三级: 控制电路散热"
COOLING_LEVEL3["自然散热区"] --> HEAT_SOURCE3["低热源: MCU/PMU"]
HEAT_SOURCE3 --> THERMAL_STRATEGY3["散热策略: 自然对流+间距隔离"]
THERMAL_STRATEGY3 --> HEAT_PATH3["热通路: 器件封装→空气→外壳"]
end
%% 温度监测网络
subgraph "分布式温度监测"
TEMP_PROBE1["温度探头1: MOSFET区域"] --> ADC_CH1["ADC通道1"]
TEMP_PROBE2["温度探头2: 传感器区域"] --> ADC_CH2["ADC通道2"]
TEMP_PROBE3["温度探头3: 控制区域"] --> ADC_CH3["ADC通道3"]
TEMP_PROBE4["温度探头4: 环境温度"] --> ADC_CH4["ADC通道4"]
ADC_CH1 --> TEMP_MONITOR["温度监控单元"]
ADC_CH2 --> TEMP_MONITOR
ADC_CH3 --> TEMP_MONITOR
ADC_CH4 --> TEMP_MONITOR
end
%% 热保护控制
subgraph "智能热保护控制"
TEMP_MONITOR --> TEMP_LOGIC["温度逻辑判断器"]
subgraph "温度阈值控制"
THRESHOLD1["阈值1: 60°C (警告)"]
THRESHOLD2["阈值2: 80°C (降额)"]
THRESHOLD3["阈值3: 100°C (关断)"]
end
TEMP_LOGIC --> THRESHOLD1
TEMP_LOGIC --> THRESHOLD2
TEMP_LOGIC --> THRESHOLD3
THRESHOLD1 --> ACTION1["动作: 提升风扇转速"]
THRESHOLD2 --> ACTION2["动作: 降低气泵功率"]
THRESHOLD3 --> ACTION3["动作: 紧急关断功率器件"]
ACTION1 --> FAN_PWM["风扇PWM控制"]
ACTION2 --> PUMP_PWM["气泵PWM控制"]
ACTION3 --> SAFETY_SHUTDOWN["安全关断电路"]
end
%% 热隔离设计
subgraph "热敏感区隔离"
subgraph "热源隔离区"
POWER_ZONE["功率器件区 \n (高温区)"]
SWITCH_ZONE["开关器件区 \n (中温区)"]
SENSOR_ZONE["传感器区 \n (低温区)"]
end
subgraph "热隔离措施"
THERMAL_SLOT["隔热开槽"]
AIR_GAP["空气间隙隔离"]
SHIELDING_WALL["热屏蔽墙"]
end
POWER_ZONE --> THERMAL_SLOT
THERMAL_SLOT --> SWITCH_ZONE
SWITCH_ZONE --> AIR_GAP
AIR_GAP --> SENSOR_ZONE
SENSOR_ZONE --> SHIELDING_WALL
end
%% 可靠性增强
subgraph "可靠性增强设计"
subgraph "电气保护"
TVS_POWER["TVS管: 电源输入"]
TVS_SIGNAL["TVS管: 信号线路"]
POLY_FUSE["自恢复保险丝"]
end
subgraph "机械保护"
CONFORMAL_COATING["三防涂层"]
STRAIN_RELIEF["应力消除结构"]
SHOCK_MOUNT["防震安装"]
end
TVS_POWER --> POWER_IN
TVS_SIGNAL --> SENSOR_OUT
POLY_FUSE --> VDD_12V
CONFORMAL_COATING --> PCB_ASSEMBLY
STRAIN_RELIEF --> CABLE_PORT
SHOCK_MOUNT --> ENCLOSURE
end
style HEAT_SOURCE1 fill:#ffebee,stroke:#f44336,stroke-width:2px
style HEAT_SOURCE2 fill:#fff3e0,stroke:#ff9800,stroke-width:2px
style HEAT_SOURCE3 fill:#e8f5e8,stroke:#4caf50,stroke-width:2px
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