車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案

無論是傳統(tǒng)燃油汽車還是新能源汽車（PHEV），汽車的長期安全和可靠性成為衡量汽車品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。眾所周知，汽車供電系統(tǒng)輸出極其復(fù)雜，很容易受到溫度、工況等條件的影響，電池或發(fā)電機(jī)的輸出電壓會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。此外，使用電機(jī)、電磁閥、燃油噴射等負(fù)載的汽車系統(tǒng)會(huì)把尖峰噪聲和幾種瞬態(tài)浪涌電壓引入到電源線或信號(hào)中。在車輛供電環(huán)境中所有的瞬態(tài)過壓現(xiàn)象，其中拋負(fù)載（Load Dump）瞬態(tài)過壓現(xiàn)象是一個(gè)需要高度重視的電氣危害。

ISO 16750-2和ISO 7637-2的區(qū)別

為了讓汽車生產(chǎn)商及其供應(yīng)商在規(guī)定范圍內(nèi)打造出高可靠性的車載產(chǎn)品，國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)來保障汽車的安全。ISO 7637-2 和ISO 16750-2標(biāo)準(zhǔn)是業(yè)內(nèi)常提到的汽車電子測試標(biāo)準(zhǔn)，它們之間有什么區(qū)別呢？查閱ISO 16750-2（2012年）和ISO 7637-2（2004年）國際標(biāo)準(zhǔn)文檔資料可知，如下圖所示：

從圖中可以看出，ISO 16750-2標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱：新標(biāo)準(zhǔn)）中要求的拋負(fù)載測試電壓高于ISO 7637-2標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱：舊標(biāo)準(zhǔn)）：

波形5a、5b測試：

12V系統(tǒng)中，舊標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求65V—87V，新標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求79V到101V；

24V系統(tǒng)中，舊標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求 123V-174V，新標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求151V-202V；

除了測試電壓提升之外，另一個(gè)最顯著的區(qū)別是新標(biāo)準(zhǔn)拋負(fù)載最低測試要求10個(gè)脈沖10分鐘，間隔1分鐘，而舊標(biāo)準(zhǔn)拋負(fù)載測試要求規(guī)定只做一個(gè)脈沖。由此可知，ISO 16750-2與ISO 7637-2相比，更嚴(yán)格。

車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案

最大電壓、內(nèi)阻和持續(xù)時(shí)間是影響拋負(fù)載的主要因素，如何控制這三者的綜合影響，是拋負(fù)載瞬態(tài)過壓保護(hù)的關(guān)鍵。對于拋負(fù)載瞬態(tài)過壓現(xiàn)象，實(shí)踐證明，最主流有效的是選用TVS瞬態(tài)抑制二極管進(jìn)行保護(hù)。為此，接下來，專業(yè)高品質(zhì)電路保護(hù)器件廠家及保護(hù)解決方案服務(wù)商?hào)|沃電子，針對車載24V系統(tǒng)電源口拋負(fù)載瞬態(tài)電壓現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了個(gè)經(jīng)典防護(hù)方案，方案圖如下所示：

從東沃車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案圖可以看出，方案包含了三項(xiàng)保護(hù)：過流保護(hù)、反電壓保護(hù)、 過壓保護(hù)。

1）PTC過流保護(hù)，不僅需要考慮工作電流和耐壓值，還要考慮溫度因素，東沃電子技術(shù)推薦24V系統(tǒng)需采用耐壓值33V的PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。如果測試拋負(fù)載數(shù)據(jù)嚴(yán)格，東沃電子技術(shù)建議采用插件PTC型號(hào)：DWP60-300F。

2）防反接二極管設(shè)計(jì)位置也有不同意見，如果測試?yán)擞繃?yán)格建議放在TVS的后端，避免測試時(shí)沖擊電流過大而損壞。一般此處電流小選擇肖特基二極管，可以選用東沃低壓降系列肖特基二極管型號(hào)SS56。

3）瞬態(tài)抑制TVS二極管，主要用于防護(hù)各種過壓波形和拋負(fù)載沖擊，此處選擇范圍較大，車載24V系統(tǒng)電源口保護(hù)，東沃電子技術(shù)推薦選用汽車級(jí)TVS管SM8S36CA，雙向、36V、DO-218AB、6600W、114A。值得注意的是，TVS管反向截止電壓越低，鉗位電壓就越低，越能保護(hù)后端的DC-DC芯片。所以，后端電源芯片的選擇也需提前規(guī)劃，如果選用耐壓60V電源芯片，可通過測試。

以上是三顆器件的選型原則，當(dāng)然客戶也可以根據(jù)測試指標(biāo)稍作調(diào)整。有關(guān)器件DWP60-300F、SS56、SM8S36CA具體參數(shù)詳情，詳見東沃電子對應(yīng)型號(hào)產(chǎn)品規(guī)格書。

東沃SM8S36CA，拋負(fù)載保護(hù)專用TVS管為汽車護(hù)航

TVS管廠家東沃電子有專業(yè)的EMC測試實(shí)驗(yàn)室，東沃電子推出的SM8S36CA，拋負(fù)載瞬態(tài)過壓保護(hù)專用器件，可輕松通過ISO 16750-2 24V系統(tǒng)Pulse 5a Us=202V，Ri=3Ω，td=350ms測試 ，測試步驟如下所示：

第一步，用示波器抓取pulse 5a波形圖：

可以看到輸出最大電壓Us=202V，td=350ms。

第二步，現(xiàn)場測試環(huán)境，如下圖所示：

第三步，測試參數(shù)：Ri=3?，td=350ms，Ua=28V

第四步，第一次測試輸出圖形：鉗位電壓Vc=51.25V

第五步，最后一次測試輸出圖形：鉗位電壓Vc=53.12V

綜上所述可知，東沃電子汽車級(jí)TVS二極管SM8S36CA在pulse 5a Us=202V，Ri=3Ω，td=350ms測試條件下，能夠輕松滿足拋負(fù)載保護(hù)的需求。東沃電子推出的SM5S系列、SM6S系列、SM8S系列、SM8T系列TVS二極管，是專門針對拋負(fù)載保護(hù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，為汽車安全保駕護(hù)航。

以上是車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案介紹，如有特殊需求，歡迎前來探討。浪涌靜電防護(hù)方案，找東沃電子，電路保護(hù)不迷路！東沃電子推出的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲DWP60-300F、肖特基二極管SS56和TVS二極管SM836CA現(xiàn)已全面量產(chǎn)、品質(zhì)穩(wěn)定、高可靠性、交期迅速、廠家價(jià)格、免費(fèi)樣品、免費(fèi)EMC測試、免費(fèi)選型，歡迎廣大新老客戶前來咨詢！

審核編輯：湯梓紅