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汽車(chē)EMC之7637-2拋負(fù)載脈沖試驗(yàn)解析（一） 作者：雷卯胡光亮 一、7637-2中波形5A的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。 波形5是模擬拋負(fù)載瞬態(tài)現(xiàn)象,在斷開(kāi)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)電機(jī)電路上仍有其它負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)，未斷開(kāi)時(shí)發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈內(nèi)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(shì)；拋負(fù)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(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)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(duì)于系統(tǒng)電源電壓來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)算是高電壓了）、寬度較大(達(dá)幾百毫秒)、內(nèi)阻又極低（幾歐姆，甚至零點(diǎn)幾歐姆），所以在ISO7637-2標(biāo)準(zhǔn)里，P5脈沖屬于能量比較大的脈沖。除了考核被試設(shè)備在P5作用下的抗干擾能力外，在當(dāng)前程度上還在考核它對(duì)設(shè)備元器件的破壞性。 雷卯電子針對(duì)12V系統(tǒng)做下簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)分析，其實(shí)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試，我們有必要在問(wèn)一句：“請(qǐng)問(wèn)，需要通過(guò)哪個(gè)具體的指標(biāo)？” 在此我對(duì)波形的幾個(gè)具體參數(shù)做個(gè)簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)?br /> 1.首先第一個(gè)參數(shù)是Us，測(cè)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(biāo)準(zhǔn)文件，一般我們選用13.5V的電壓，所以實(shí)驗(yàn)室電路上的電壓，可能是100V，這點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)是需要考慮的。 2.第二個(gè)測(cè)試參數(shù)Ri =0.5Ω-4Ω，這是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)阻指標(biāo)。 它的具體數(shù)值主要取決于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流，這對(duì)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(jī)的電氣參數(shù)的，可以直接問(wèn)客戶(hù)要到這個(gè)內(nèi)阻的指標(biāo)。 雷卯電子專(zhuān)注于電路保護(hù)，所以有必要強(qiáng)調(diào)下我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)，對(duì)內(nèi)阻指標(biāo)的非常關(guān)注，我們可以從以下的公式中，看到Ri這個(gè)測(cè)試指標(biāo)對(duì)產(chǎn)品測(cè)試的重要性。做通過(guò)5A的測(cè)試，必須對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行箝位保護(hù)，箝位保護(hù)時(shí)會(huì)在旁路通過(guò)尖峰電流Ipp，峰值鉗位電流的計(jì)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(nèi)阻是0.5Ω和內(nèi)阻是4Ω時(shí)，對(duì)比的電流是相差有8倍的能量，所以?xún)?nèi)阻做低，對(duì)電路保護(hù)的要求更加苛刻。 3.第三個(gè)指標(biāo)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(fèi)品測(cè)試一般參考測(cè)試波形是10/1000us或8/20us的測(cè)試波形，1ms=1000us，所以汽車(chē)電子拋負(fù)載的能量，持續(xù)時(shí)間可想而知是同樣電壓的工業(yè)品測(cè)試的100倍。 二、7637-2 P5A保護(hù)設(shè)計(jì)方案 我們知道了P5A測(cè)試的各個(gè)參數(shù)定義和每個(gè)指標(biāo)對(duì)整個(gè)測(cè)試結(jié)果的影響之后，就可以設(shè)計(jì)保護(hù)電路，應(yīng)對(duì)客戶(hù)的測(cè)試了。 我們要再次強(qiáng)調(diào)的是，拋負(fù)載P5A測(cè)試不通過(guò)的主要現(xiàn)象，都是電源芯片DC-DC被擊穿，所以設(shè)計(jì)思路還是對(duì)電源芯片的保護(hù)。 在客戶(hù)設(shè)計(jì)電路之前，我們經(jīng)常要問(wèn)客戶(hù)要到DC-DC的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)，這對(duì)于設(shè)計(jì)保護(hù)電路提供很好的選型依據(jù)，我們需要了解DC-DC轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓。 確保Vc小于這個(gè)最大電壓。 電路設(shè)計(jì)其實(shí)比較比較簡(jiǎn)單，一般分為一級(jí)保護(hù)和二級(jí)保護(hù)，二級(jí)保護(hù)常用于24V系統(tǒng)的總成中，因?yàn)槠潆娫葱酒谋Ｗo(hù)電壓較低，需做限流和二次降壓，可靠保護(hù)芯片。 三、如何選用正確的TVS TVS器件是過(guò)壓保護(hù)的專(zhuān)業(yè)器件，反應(yīng)速度快，而且是基于硅芯片的二極管，所以可以持續(xù)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(cè)試。 我們看下TVS的參數(shù)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(shù)據(jù)表上的特定電流條件下對(duì)其進(jìn)行測(cè)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(xiàn)鉗位電壓。TVS的擊穿電壓在非常小的電流下測(cè)得(例如1mA或10mA)，它不同于應(yīng)用條件下的實(shí)際雪崩電壓。因此，在一般TVS規(guī)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(dāng)電路中電壓大于Vrwm時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為是非正常的電壓，一旦接近VBR ,則二極管就會(huì)反向?qū)ǎM(jìn)入工作狀態(tài)。 根據(jù)之前的能量公式： IPP= （Vin– Vc） ⁄ Ri 我們可以從測(cè)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(jì)到Ipp的大小。 但是要注意的是所有廠(chǎng)家TVS的數(shù)據(jù)表中Ipp是基于10/1000us波形的數(shù)據(jù)，而我們實(shí)際的波形是拋負(fù)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(hào)進(jìn)行測(cè)試，需要注意的是根據(jù)波寬時(shí)間的變長(zhǎng)，對(duì)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(yàn)積累數(shù)據(jù)，僅供參考。 |
