我國對汽車EMC的要求越來越規范和嚴格，普通單芯片的TVS保護已經不能滿足車廠的要求，所以雷卯電子推出汽車級，雙芯片，三芯片TVS，主要應對7637拋負載的測試保護。

 

一、電源危害類型

這種電氣應力威脅主要參考ISO 7637-2和ISO 10605標準。

 

圖1顯示了主要供電電壓瞬變形式的圖示。

 

圖1：供電線上的各種浪涌波形

 

 “6 V Crank”是由汽車起動引起的。暫降的能量需發動機使電源電壓下降到6 V。

“87V Load dump”拋負載是由于放電電池與發電機斷開而引起的，當交流發電機產生充電電流時，這個瞬變可以持續400毫秒，而等效發電機內阻被指定為最低0.5Ω至最大4Ω。

 

“+ 150 - 220 V Spikes”是由于點火系統點燃汽油混合物必須的電壓，這個尖峰的頻率取決于發動機的轉速和氣缸數。

 

“24 V Jump start”的結果是臨時應用過電壓超過了電池電壓，電路電源可能遭受暫時過電壓。由于調節器失靈或故意產生時就有必要提高條件啟動汽車。在這種情況下，部分汽車修理時采用24伏電池跳啟動汽車，汽車規格要求支持這種過電壓應用持續60秒。

 

“Reverse battery”是電池反轉的結果。系統必須能承受由于電池極性接反產品的反電壓。

 

“25KV ESD Spikes”是靜電放電（ESD）的結果。

 

所有這些電壓波動都可能通過傳導或輻射危害電子產品的正常使用。

 

最有威脅的電壓瞬變是由拋負載和跳啟動引起的電壓瞬變，但所有其他危害都可能影響電子模塊的正常運行。

 

二、電源危害保護

針對電路上產生的種種威脅，如何做到有效的保護而又不影響行車供電，需要在電路的電源側做一些保護措施。

 

市面上做汽車電子產品的客戶越來越多，由于不熟悉標準，或者沒有汽車電源保護設計方面的經驗，使得產品在可靠性實驗室屢次測試失敗或裝在整車上總是經常失效，引起我們的關注。

 

所以有必要推廣一些可靠的方案來讓大家的電路更安全，高效。

 

從圖1的波形圖看出，電氣危害的能量其實就是豎坐標波形幅度和橫坐標波形寬度的占比，

 

所以容易看出，87V load dump是威脅最大的一個測試項目，這個項目常常稱作ISO7637-2 P5A，或者ISO16750 PUSLE A。

 

對于超標的波形，有很多種方案可以選用：

1、直接關斷

 

2、電壓抑制

 

各種方法都有采用的場合：

 

直接關斷：是保護后端設備最有效而且最直接的辦法，若該汽車電子產品是車上可有可無的產品，允許對其斷電，則可以采用第1種保護措施，這種措施一般是采用高耐壓的MOS管取樣開關。

 

電壓抑制：這種方案多用于汽車關鍵部件，因為需持續供電，保證供電端的電壓存在。

第2種保護措施是目前整車廠比較認可的方案，其電路圖如下圖2：

 

圖2：拋負載保護方案

 

雷卯電子汽車級Power TVS顧名思義，是高功率的TVS，通流量大，箝位電壓低，所以特別適用于汽車電子的電源保護。

 

圖3示意了電路設置TVS前后的浪涌電壓和電流波形的對比。

 

Vs=100V  表示的是原12V 系統的測試電壓，一般為100V=87+13;

 

Vcl=36.5V 表示增加了TVS后端電路的電壓曲線，看得出電壓得到有效的抑制，確保后端芯片不會損壞；

 

Ip=125A 表示通過TVS的瞬時大電流達到125A，因為TVS器件的導通，大電流的流過，使得非常強的浪涌得到泄放，電路安全。

 

Tj 表示了，經過每次波形測試后，器件、板卡的溫度有增加。

 

圖3： 電路設置TVS前后波形圖

 

三、需要什么級別的TVS

從專業角度，大家知道汽車電子分為12V 系統和24V 系統，具體理解為12V系統用于乘用小汽車，而24V系統則用于大客車、貨車、特種車。

 

這2套系統的測試指標和級別各不相同，故分類說明。

 

我國對汽車EMC的要求越來越規范和嚴格，普通單芯片的TVS保護已經不能滿足車廠的要求，所以雷卯推出汽車級，雙芯片，三芯片TVS，主要應對7637拋負載的測試保護。

 

針對12V系統，根據各大整車廠的內部標準，我們測試了以下各種雙芯片、三芯片的TVS產品應用。

 

表一 12V系統TVS測試通過表

 

表二 24V系統TVS測試通過表

 

 

四、測試儀器如何設置

7637測試儀器各式各樣，但是要關注測試指標非常重要，示波器設置好對應的電壓和電流，可以抓取到波形。

 

 

圖4： 拋負載參數設置界面圖

 

圖5： 示波器波形圖