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汽車(chē)EMC之7637-2拋負載脈沖試驗解析（一） 作者：雷卯胡光亮 一、7637-2中波形5A的測試標準。 波形5是模擬拋負載瞬態(tài)現象,在斷開(kāi)電池（虧電狀態(tài)）的同時(shí)，交流發(fā)電機正在產(chǎn)生充電電流，而發(fā)電機電路上仍有其它負載時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)，未斷開(kāi)時(shí)發(fā)電機的線(xiàn)圈內的的電流較大，斷開(kāi)時(shí)候突然電流變小，產(chǎn)生反動(dòng)勢；拋負載可能產(chǎn)生的原因是：因電纜腐蝕、接觸不良或發(fā)動(dòng)機正在運轉時(shí)，斷開(kāi)與電池的連接。 波形5脈沖的幅度較高（100-200V,相對于系統電源電壓來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)算是高電壓了）、寬度較大(達幾百毫秒)、內阻又極低（幾歐姆，甚至零點(diǎn)幾歐姆），所以在ISO7637-2標準里，P5脈沖屬于能量比較大的脈沖。除了考核被試設備在P5作用下的抗干擾能力外，在當前程度上還在考核它對設備元器件的破壞性。 雷卯電子針對12V系統做下簡(jiǎn)單的標準分析，其實(shí)這個(gè)標準兼容了一個(gè)很寬泛的值，如果終端客戶(hù)說(shuō)需要通過(guò)5A的測試，我們有必要在問(wèn)一句：“請問(wèn)，需要通過(guò)哪個(gè)具體的指標？” 在此我對波形的幾個(gè)具體參數做個(gè)簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)?br /> 1.首先第一個(gè)參數是Us，測試范圍是65V-87V，這是儀器施加在電路上的電壓，并不包括產(chǎn)品的供電電壓，具體的供電電壓，可以看標準文件，一般我們選用13.5V的電壓，所以實(shí)驗室電路上的電壓，可能是100V，這點(diǎn)在設計時(shí)是需要考慮的。 2.第二個(gè)測試參數Ri =0.5Ω-4Ω，這是一個(gè)系統內阻指標。 它的具體數值主要取決于發(fā)電機的轉速和勵磁電流，這對于我們做板卡的客戶(hù)來(lái)講，是比較難拿到整車(chē)廠(chǎng)的關(guān)于發(fā)電機的電氣參數的，可以直接問(wèn)客戶(hù)要到這個(gè)內阻的指標。 雷卯電子專(zhuān)注于電路保護，所以有必要強調下我們在實(shí)驗室測試時(shí)，對內阻指標的非常關(guān)注，我們可以從以下的公式中，看到Ri這個(gè)測試指標對產(chǎn)品測試的重要性。做通過(guò)5A的測試，必須對整個(gè)電路進(jìn)行箝位保護，箝位保護時(shí)會(huì )在旁路通過(guò)尖峰電流Ipp，峰值鉗位電流的計算公式： IPP= （Vin– Vc） ⁄ Ri IPP： 峰值鉗位電流 Vin： 輸入電壓 Vc： 鉗位電壓 Ri： 線(xiàn)路阻抗 通過(guò)這個(gè)公式，假如內阻是0.5Ω和內阻是4Ω時(shí)，對比的電流是相差有8倍的能量，所以?xún)茸枳龅�，對電路保護的要求更加苛刻。 3.第三個(gè)指標是Td，是指脈沖寬度 Td=40ms -400ms。 這個(gè)波形寬度這就是汽車(chē)電子不同于工業(yè)產(chǎn)品的比較特殊的地方，工業(yè)品，消費品測試一般參考測試波形是10/1000us或8/20us的測試波形，1ms=1000us，所以汽車(chē)電子拋負載的能量，持續時(shí)間可想而知是同樣電壓的工業(yè)品測試的100倍。 二、7637-2 P5A保護設計方案 我們知道了P5A測試的各個(gè)參數定義和每個(gè)指標對整個(gè)測試結果的影響之后，就可以設計保護電路，應對客戶(hù)的測試了。 我們要再次強調的是，拋負載P5A測試不通過(guò)的主要現象，都是電源芯片DC-DC被擊穿，所以設計思路還是對電源芯片的保護。 在客戶(hù)設計電路之前，我們經(jīng)常要問(wèn)客戶(hù)要到DC-DC的產(chǎn)品規格書(shū)，這對于設計保護電路提供很好的選型依據，我們需要了解DC-DC轉換器的最大輸入電壓。 確保Vc小于這個(gè)最大電壓。 電路設計其實(shí)比較比較簡(jiǎn)單，一般分為一級保護和二級保護，二級保護常用于24V系統的總成中，因為其電源芯片的保護電壓較低，需做限流和二次降壓，可靠保護芯片。 三、如何選用正確的TVS TVS器件是過(guò)壓保護的專(zhuān)業(yè)器件，反應速度快，而且是基于硅芯片的二極管，所以可以持續承受多次沖擊但性能不會(huì )劣化。所以汽車(chē)電源口選擇合適的TVS器件是可以順利通過(guò)7637-2 P5A的測試。 我們看下TVS的參數和特性曲線(xiàn)： 擊穿電壓(VBR) 擊穿電壓是器件進(jìn)入雪崩擊穿的電壓，在數據表上的特定電流條件下對其進(jìn)行測試 最大擊穿電壓(VC) 在特定的峰值脈沖電流定額下，TVS上會(huì )出現鉗位電壓。TVS的擊穿電壓在非常小的電流下測得(例如1mA或10mA)，它不同于應用條件下的實(shí)際雪崩電壓。因此，在一般TVS規格書(shū)中有1A電流時(shí)的箝位電壓和最大承受電流時(shí)的箝位電壓Vc。 反向工作電壓(VRWM)： 最大反向工作電壓指的是TVS在未擊穿情況下所能承受的最高電壓，一般是電路中的正常工作電壓值，當電路中電壓大于Vrwm時(shí)，系統認為是非正常的電壓，一旦接近VBR ,則二極管就會(huì )反向導通，進(jìn)入工作狀態(tài)。 根據之前的能量公式： IPP= （Vin– Vc） ⁄ Ri 我們可以從測試要求查詢(xún)到Vin 和Ri，從后端電源芯片最大承受電壓查詢(xún)到Vc,所以可以初步估計到Ipp的大小。 但是要注意的是所有廠(chǎng)家TVS的數據表中Ipp是基于10/1000us波形的數據，而我們實(shí)際的波形是拋負載400ms的電壓波形，所以，選型TVS的電壓和電流值，都是借鑒這個(gè)表格參考的，找到符合要求的型號進(jìn)行測試，需要注意的是根據波寬時(shí)間的變長(cháng)，對產(chǎn)品的功率要求會(huì )有很大的提高。在此我列舉部分經(jīng)驗積累數據，僅供參考。 |
