在汽車電子中，電源瞬態(tài)浪涌可能對電子設備造成永久的損壞。隨著汽車上電子設備應用的逐年增多，各家汽車廠商在實踐中積累了寶貴的經驗，發(fā)現在某些特定場景下的電源瞬態(tài)變化更易對設備造成損壞。因此車廠都制定相關的測試規(guī)范，重點測試在這些電源瞬態(tài)下，電子設備的抗干擾能力，硬件設計中必須預留足夠的防護手段以抑制這些電源極端情況的影響。表1列出在汽車電子系統(tǒng)中常見有害的電源瞬態(tài)情況。

表1. 汽車電子中常見有害的電源瞬態(tài)

各家廠商的測試標準也逐漸形成統(tǒng)一的國際標準，本文簡要介紹 ISO 標準中對汽車電子設備電源測試的要求，具體包括

ISO 7637-2

和

ISO 16750-2

中所闡述的汽車電源中可能遭遇的惡劣條件，如負載突變、電池反接和過壓等場景下對應的電源測試要求。

ISO 7637-2

ISO 7637 全稱 Road vehicles -- Electrical disturbances from conduction and coupling，是一項針對 EMC 的測試標準，標準分三大部分：

ISO 7637-1:2015 -Definitions and general considerations

ISO 7637-2:2011 -Electrical transient conduction along supply lines only

ISO 7637-3:2016 -Electrical transient transmission by capacitive and inductive coupling via lines other than supply lines

盡管是emc測試的標準，有需要做檢測認證整改的朋友聯系我https://docs.qq.com/doc/DVGtUWm1nZE94UFhS 、ISO 7637 也包含對電源測試的要求（ISO 7637-2）。在2011年，ISO 7637 將其中與 EMC 不相關的電源測試，例如 Load Dump 測試的 Pulse 5a, 5b 移到 ISO 16750-2，但標準中仍然保留著電源瞬態(tài)測試波形 Pulse 1, 2a, 2b, 3a 和 3b。

ISO 16750-2

ISO 16750 全稱 Road vehicles -- Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment，是針對汽車電子設備環(huán)境應力測試的標準，標準分五大部分：

ISO 16750-1:2006 -General

ISO 16750-2:2012 -Electrical loads

ISO 16750-3:2012 -Mechanical loads

ISO 16750-4:2010 -Climatic loads

ISO 16750-5:2010 -Chemical loads

本文只關注此標準中有關電源測試部分，即 ISO 16750-2。ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 針對 12V 和 24V 電源系統(tǒng)有不同的測試要求，本文僅討論 12V 電源系統(tǒng)。表2列出的是ISO 16750-2標準中有關電源測試部分。

表2. 電源測試標準測試項目（ISO 16750-2）

下面先從電源瞬態(tài)變化“黑名單”中赫赫有名的Load dump說起，再逐步介紹兩個標準中定義的其它測試要求。

Load Dump

Load dump，中文“拋負載”，是指斷開電源與負載的瞬間，由于負載突變而引起電源電壓急劇的變化，拋負載可能引起兩類問題：

對設備的供電失效

感性發(fā)電機產生大電壓尖峰

在汽車電子領域，Load dump是指在蓄電池充電時，斷開發(fā)電機與蓄電池的連接而引起發(fā)電機輸出大電壓尖峰，從而使得其它連接到發(fā)電機電源的設備受到破壞的威脅。如下圖1所示，在交流發(fā)電機內部包含感性線圈和整流器，在對蓄電池進行大電流充電時，這時如果突然斷開蓄電池，由于感性器件的電流無法突變，將引起交流發(fā)電機輸出電壓急劇上升，此電壓尖峰可能高達120V，并需要持續(xù)400ms后消退（如圖2）。

圖1. 標準的3相定子繞組 + 6個整流二極管產生直流電配置

圖2. Load Dump（Unclamped）

早期的交流發(fā)電機沒有引入鉗位設計，在Load dump的情況下，會產生高達100V的尖峰電壓。如今的交流電機設計中會增加鉗位設計（圖3），在12V電源系統(tǒng)中，Load dump一般被鉗位在35V；而在24V電源系統(tǒng)中，Load dump一般被鉗位在60V。注意，雖然ISO 16750-2有規(guī)定包含鉗位設計的交流電機輸出電壓會被鉗位在35V，但各家車廠可能有自定義的最高電壓標準。

圖3. Load Dump（Clamped）

在 ISO 16750-2 中針對交流發(fā)電機輸出是否包含鉗位設計，定義了兩種Load Dump電源測試波形，Test A 和 Test B，如圖4所示：

Test A—without centralized load dump suppression

Test B—with centralized load dump suppression

圖4.Load Dump電源測試波形（ISO 16750-2）

在Load dump測試中，ISO 16750-2 與 ISO 7637-2 最顯著的區(qū)別在于， ISO 16750-2要求在10分鐘內，每隔1分鐘對DUT打一次Load dump電源測試波形，而ISO 7637-2只要求測試一次。

在 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2中均定義了電機輸出的內阻 Ri ，其值在 0.5Ω ~ 4Ω 之間，Ri可以有效抑制輸出到外部電路的最大能量，如圖5所示。需要注意的是，Ri在有鉗位保護功能電機中是位于鉗位二極管之前，也就是說，如果采用 TVS 管作為電源入口的Load Dump保護，而且鉗位電壓小于電機輸出的鉗位電壓（35V）的話，必須確保該TVS管具有足夠的能力吸收Load Dump所有的能量。在有的設計中，也可能在TVS管前串接電阻（圖中未標出）以輔助耗散Load Dump下的能量，但串阻不僅會引起電源線上的壓降，而且在設備正常工作時，它也會產生一定的功耗。

圖5. 電源接口TVS保護示意圖

標準測試：ISO 7637-2

在 ISO 7637-2 中定義的電源瞬態(tài)測試包括：

PULSE 1

Pulse 1 定義與感性負載并聯的電子設備在電源收到干擾時的浪涌波形。如圖6所示，電源從正常工作電壓降到 0V ，在 100us 之后施加衰退時間為 2ms ，尖峰值 -150V 的負脈沖，測試Setup中包括 10Ω 串阻以限制負脈沖的能量。

圖6. ISO 7637-2 Pulse 1

PULSE 2A

Pulse 2A 定義電流瞬間注入待測電子設備引起正電壓尖峰。當電子設備突然停止吸收電流時，存在線束中的電流由于感性不能突變，因此形成電壓尖峰。如圖7所示，電源從正常工作電壓在 1us 內上升到 112V，持續(xù) 0.05ms ，測試Setup中包括 2Ω 串阻以限制電壓尖峰的能量。

圖7. ISO 7637-2 Pulse 2A

PULSE 2B

Pulse 2B 定義關閉點火器，使用直流電機作為電源時發(fā)生的狀況，例如汽車熄火后加熱器仍在工作，在自身停止旋轉前，鼓風機電機可以在短時間內為系統(tǒng)提供直流電源。如圖8所示，電源從正常電壓在 1ms 內降低到 0V ，持續(xù) 1ms 升高至 10V ，最終再緩慢下降到 0V 。

圖8. ISO 7637-2 Pulse 2B

PULSE 3A & 3B

Pulse 3A 和 3B 定義開關和繼電器在操作過程中電弧放電引起的正/負電壓尖峰。如圖9所示，測試Setup中包括 50Ω 串阻以限制電壓尖峰的能量。

圖9. ISO 7637-2 Pulse 3A & 3B

PULSE 5A & 5B

Pulse 5A 和 5B 即上文提及的 Load Dump 測試。如圖10所示，對于 Pulse 5A，ISO 16750-2 定義的上升沿為 10% (US-UA)到 90% (US-UA) ，而 ISO 7637-2 定義的是 10% US 到 90% US；對于 Pulse 5B ，ISO 16750-2 和 ISO 7637-2 在 US 和 US* 的上升時間 tr 有細微的差別（圖4）。

圖10. ISO 7637-2 Pulse 5A & 5B

表3列出的是 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 在 Load Dump 中測試參數的對比。

表3. Load Dump測試參數比較（ISO 16750-2 VS. ISO 7637-2）

在 ISO 7637-2 中有定義不同的測試等級（I - IV），其中 I 和 II 因為參數值設置較低，不符合實際情況，在改版的新標準中已刪除，如表4所示。

表4. ISO 7637-2 測試等級（12V 電源系統(tǒng)）

審核編輯黃宇