汽车高能量抛负载保护的方案(小体积)

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描述

相信很多人都被7637-2抛负载(load dump)的冲击能量所困扰过,汽车电子EMC测试中,其余各项测试都顺利通过,唯独这个5A 5B将产品打坏,通过这个测试很难吗?或者需要很高成本吗?

测试目的

汽车的抛负载能量确实很高,测试目的是什么?

在汽车电子领域,Load dump是指在蓄电池充电时,断开发电机与蓄电池的连接而引起发电机输出大电压尖峰,从而使得其它连接到发电机电源的设备受到破坏的威胁。如下图1所示,在交流发电机内部包含感性线圈和整流器,在对蓄电池进行大电流充电时,这时如果突然断开蓄电池,由于感性器件的电流无法突变,将引起交流发电机输出电压急剧上升,此电压尖峰可能高达 120V,并需要持续 400ms 后消退。

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测试内容

在 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 中均定义了电机输出的内阻 Ri ,其值在 0.5Ω ~ 4Ω 之间,Ri可以有效抑制输出到外部电路的最大能量,如图下所示。需要注意的是,Ri在有钳位保护功能电机中是位于钳位二极管之前,也就是说,如果采用 TVS 管作为电源入口的Load Dump保护,而且钳位电压小于电机输出的钳位电压(35V)的话,必须确保该TVS管具有足够的能力吸收Load Dump所有的能量。在有的设计中,也可能在TVS管前串接电阻(图中未标出)以辅助耗散Load Dump下的能量,但串阻不仅会引起电源线上的压降,而且在设备正常工作时,它也会产生一定的功耗,而且需要大体积的功率电阻,对于电流稍大的电路切不可用。

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以下是ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 在 Load Dump 中测试参数的对比。

表格没有列出的是瞬态能量会到100A的瞬间,所以如果用TVS来吸收能量,需要满足100A 几百毫秒的能量吸收。需要很大功率。

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对策

目前满足要求的一般是SM8S33A SM8S36A,但是体积较大,需要焊盘为10*15MM的体积,而大多数客户对焊盘尺寸要求又较高,雷卯已开发出插件TVS 型号(TVS7637-033C),可以满足抛负载最严格的要求。

插件尺寸宽度10mm,宽度极小,高度为15mm,并且可以斜躺,可以满足多数客户对尺寸的严格要求。

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