一前言

隨著汽車(chē)電子的不斷發(fā)展，尤其是智能駕駛級(jí)別的不斷提升后，車(chē)內(nèi)電子產(chǎn)品越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜。因此，高性能的車(chē)載電源設(shè)計(jì)是現(xiàn)代化汽車(chē)安全，穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。 車(chē)載電源系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，因此汽車(chē)內(nèi)的電磁環(huán)境較為惡劣。汽車(chē)的電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量電磁干擾，這些干擾的頻帶很寬，通過(guò)傳導(dǎo)、耦合或者輻射的方式，傳播到電源系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而影響到電子設(shè)備的正常工作。最惡劣的情況往往是由于車(chē)輛自身產(chǎn)生的干擾所產(chǎn)生的，如點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及整流器系統(tǒng)的干擾脈沖。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7637針對(duì)道路車(chē)輛及其掛車(chē)內(nèi)通過(guò)傳導(dǎo)和耦合引起的電干擾，提出了沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)及測(cè)試方法，適用于12V或 24V的電氣系統(tǒng)車(chē)輛。

二測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T21437.2-2008/ISO 7637-2:2004，不同車(chē)廠會(huì)有自己車(chē)廠的標(biāo)準(zhǔn)體系。 模擬拋負(fù)載瞬態(tài)現(xiàn)象，即模擬在斷開(kāi)蓄電池(虧電狀態(tài))的同時(shí)，交流發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生充電電流，而發(fā)電過(guò)程中機(jī)電路還有其他負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài);拋負(fù)載的幅值取決于斷開(kāi)電池、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和勵(lì)磁磁場(chǎng)的強(qiáng)度。拋負(fù)載的脈沖寬度主要取決于時(shí)間常數(shù)和脈沖幅值。在大多數(shù)新型交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部，拋負(fù)載幅度是由于增加二極管而受到抑制。拋出負(fù)載可能的原因:因電纜銹蝕、接觸不良，或在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，故意斷開(kāi)和連接蓄電池。

1.實(shí)驗(yàn)脈沖5a

圖1 試驗(yàn)脈沖5a

表1 試驗(yàn)脈沖5a參數(shù)

2.試驗(yàn)脈沖5b

圖2 試驗(yàn)脈沖5b

表2 試驗(yàn)脈沖5b參數(shù)

三案例分析

某客戶卡車(chē)行車(chē)記錄儀產(chǎn)品，供電電壓24V，在做7637-5a（174V、8R、350ms）測(cè)試時(shí)，直接冒煙，產(chǎn)品的電源燒毀短路。

圖3 5a測(cè)試參數(shù)設(shè)置

1.分析：

拆開(kāi)行車(chē)記錄儀查看發(fā)現(xiàn)是因?yàn)殡娫摧斎霙](méi)有過(guò)壓保護(hù)電路，浪涌電壓174V直接通過(guò)電源線進(jìn)入DC-DC，過(guò)壓導(dǎo)致DC-DC擊穿。

圖4 整改前部分原理圖

圖5 5a測(cè)試未整改時(shí)的波形

脈沖5的浪涌脈沖具有能量大、作用時(shí)間短的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)系統(tǒng)電路造成不可修復(fù)的破壞，因此對(duì)脈沖5的抑制是整個(gè)前端保護(hù)電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

（1）首先要確定整個(gè)被保護(hù)系統(tǒng)的最大輸入電壓，通過(guò)查看DC-DC規(guī)格書(shū)，發(fā)現(xiàn)前級(jí)DC-DC的最大耐壓值為58V，所以在發(fā)生脈沖5的浪涌沖擊時(shí)，TVS管必須能把電壓鉗制在58V以下。

（2）TVS管選型有幾個(gè)重要參數(shù)：可承受的反向電壓Vrwm、反向崩潰電壓Vbr、抑制電壓Vc。

Vrwm必須大于系統(tǒng)的正常輸入工作電壓，以防止TVS管對(duì)正常輸入電壓進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)考慮卡車(chē)1.5倍電壓通電測(cè)試，所以選擇的TVS的Vrwm大于24V，Vbr小于36V,同時(shí)Vc要小于被保護(hù)電路的最大耐壓值50V，同時(shí)盡量接近該值。

（3）通過(guò)TVS規(guī)格書(shū)發(fā)現(xiàn)，5KP33能滿足所以參數(shù)要求，我們選擇單向TVS。

2.整改措施

在電源輸入端并聯(lián)5KP33A，將過(guò)壓鉗位到正常58V以下，根據(jù)公式P=UI可知，當(dāng)我們電路中的功率不變的時(shí)候，電壓變小，電流一定會(huì)增大，所以我們的電源輸入端的線束一定要滿足電流過(guò)大時(shí)的限值，也可以在輸入端加入一個(gè)正溫度系數(shù)可恢復(fù)保險(xiǎn)絲（PPTC）對(duì)電路進(jìn)行限流保護(hù)。

圖6 5a整改后部分原理圖

圖7 經(jīng)過(guò)TVS鉗位后電壓波形

3.測(cè)試結(jié)果

增加大功率TVS（5KP33A）后，7637-5a（174V、8、350ms）測(cè)試10次行車(chē)記錄儀工作正常。

四結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)電子產(chǎn)品的接口防護(hù)需用過(guò)壓保護(hù)器件，很多工程師意識(shí)到要用保護(hù)器件，但由于選型不當(dāng)，造成產(chǎn)品浪涌測(cè)試不通過(guò)，產(chǎn)品多次驗(yàn)證測(cè)試，浪費(fèi)人力財(cái)力，或過(guò)度設(shè)計(jì)，造成成本壓力，我司可以驗(yàn)證測(cè)試TVS防護(hù)等級(jí)，為您推薦最合適的大功率TVS，有遇到7637-5a不過(guò)的問(wèn)題，歡迎聯(lián)系我們。

審核編輯：湯梓紅