ISO 16750-2:2023 新标准解读｜汽车抛负载防护，车载电子的硬核 “防弹衣”

做车载硬件的工程师一定都踩过抛负载的坑：整车耐久测试时ECU莫名烧毁、路试偶发控制器黑屏、ISO 16750-2:2023 抛负载10次脉冲测试直接失效。根源就在于发电机断开蓄电池瞬间产生的百伏级长时能量浪涌。如今汽车电子检测全面切换至更严苛的ISO 16750-2:2023标准，旧防护方案早已无法达标。本文雷卯EMC小哥结合标准细则、TVS防护原理、实战选型与车规器件方案，一次性讲透符合ISO 16750-2:2023的抛负载完整防护设计思路。

 

一、抛负载是什么？车载电子的瞬间 “致命杀手”

当发电机处于大电流充电工况，蓄电池接线松动、腐蚀断开后，励磁绕组储存的磁场能量E=½LI²无法被电池吸收，电源总线瞬间生成破坏性高压尖峰，这就是抛负载，三大致命特性：
 

●高幅值：电压瞬间飙升至数十甚至上百伏特，远超12V/24V汽车系统正常工作范围；
 

●高能量：脉冲持续时间 40ms~400ms，长脉冲易造成大量热能堆积；
 

●高破坏性：能量足以导致下游ECU中的 MCU、收发器、逻辑芯片发生永久性硬击穿或热击穿。

 

二、行业标准：ISO 7637-2（旧）与 ISO 16750-2（新）核心对比

行业抛负载测试已全面切换ISO 16750-2:2023新标准，相比旧版ISO 7637-2，测试门槛大幅提高，核心差异一目了然：
 

指标参数	ISO 7637-2 (旧标准)	ISO 16750-2 (新标准)	硬件工程师解读
测试次数	通常仅需 1 次	强制要求 10 次	考核 TVS 热量累积耐受、长期热稳定性
脉冲间隔	未严格定义	规定 1 分钟间隔	模拟真实故障工况，预留散热周期，杜绝单次测试合格、多次失效
测试电压 (US)	12V系统最高 87V	12V系统最高 101V	浪涌能量大幅提升，对器件晶圆耐流、耐温要求更高
抑制电压 (US*)	由用户定义	12V系统：35V  24V系统：65V	明确 Pulse 5b 二次防护底线，选型有硬性参考值
源阻抗 (Ri)	0.5Ω ~ 4Ω	0.5Ω ~ 4Ω	阻抗越低，通过的瞬间电流（IPP）越大，低阻工况是防护设计难点

核心结论：通过 ISO 16750-2标准连续10次脉冲考验的方案，其可靠性可完全覆盖并超越ISO 7637-2的要求。

 

三、防护核心：TVS二极管的工作逻辑与选型标尺

TVS（瞬态电压抑制二极管）是应对抛负载能量的核心器件，其防御过程分为三个阶段，且工程师选型需把握三大核心指标。
 

（一）TVS 二极管 “三步走” 工作逻辑
 

1.待机高阻态：电路电压低于VRWM
（额定反向截止电压）时，TVS处于静默状态，仅微安级漏电流，不干扰整车电路正常工作；
 

2.箝位阶段（低阻态）：瞬态电压超过VBR
（击穿电压）时，TVS迅速进入雪崩击穿区，阻抗骤降，将浪涌电流泄放到地，并将残压锁定在安全的VC
（箝位电压）附近；
 

3.自动恢复高阻态：抛负载能量耗尽后，TVS自动恢复至高阻态，电路无需人工干预即可继续工作。
 

（二）工程师选型三大必备“标尺”
 

1.VRWM：必须高于系统正常工作电压上限，确保器件平时不误动作；
 

2.VBR：区分电路“正常工作” 与 “危险浪涌” 的临界值；
 

3.VC：后端IC实际承受的电压，必须低于受保护芯片的绝对最大额定电压，否则防护失效。

 

四、实战指南：抛负载防护器件的

精准选型方法

4.1 两大工况防护策略（匹配 ISO 16750-2 Pulse5a/5b）
 

●策略 A Pulse5a（无内置抑制发电机）：原始浪涌能量最强，ECU 电源输入端必须选用大功率车规 TVS（雷卯 SM8S 系列）；
 

●策略 B Pulse5b（发电机自带初级抑制）：母线残压仍会达到标准规定\(U_S^*\)，若残压高于 MCU 耐压，需增加 TVS 二次泄放，\(V_{RWM}\)略高于抑制后残压。
 

4.2 峰值电流估算公式（校核器件耐受能力）
 

IPP≈（US-VC）/Ri
 

US=ISO 16750-2 标准测试电压； VC=TVS箝位电压；Ri= 测试源阻抗，用于预判TVS峰值电流压力。
 

4.3 行业通用选型避坑规则
 

●12V整车系统：优先选VRWM≥22V TVS，覆盖跳车启动、双电池24V应急工况，避免低压TVS持续导通烧毁；
 

●24V 商用车系统：推荐 33V/36V 档车规 TVS。
 

4.4 全车型强制测试端口范围（ISO 16750-2:2023）
 

所有直接暴露在抛负载瞬态脉冲下的电源端口，均需要完成标准测试，覆盖燃油车、新能源车低压12V/24V系统：
 

系统分类	端口类型	核心覆盖对象	核心测试标准	关键测试要求
传统燃油车 12V/24V低压系统	常电、IG 点火、ACC 附件、低压母线直连供电口	ECU、TCU、BCM、T-BOX、ABS、车机、传感器	ISO 16750-2:2023、GB/T 28046.2-2019	核心必测端口，全程/行车工况直连发电机输出母线，需完整承受抛负载瞬态脉冲
新能源汽车 12V/24V 低压系统	高压 DCDC 输出全部低压供电端口	VCU、BMS、OBC、整车域控制器	ISO 16750-2:2023、GB/T 28046.2-2019	沿用燃油车低压系统测试规则，DCDC低压输出端子为强制必测端口

 

五、高阶防御：TVS二极管的串联与并联策略

 

 

单颗TVS无法满足高压、超大能量ISO 16750-2测试时，可通过串联、并联提升防护能力，优缺点整理如下：
 

方案	核心价值	潜在风险与专家建议
TVS 串联	提高总箝位电压，分担高电压应力	增加空间占用；串联后总VC 升高，需确保后端电路有足够工作裕量
TVS 并联	提升总电流处理能力（IPP ），分担热应力	器件特性差异易导致电流分配不均，必须使用相同批次、相同VC 档位的器件并联

 

六、雷卯电子选型推荐：SM8S 系列

车规 TVS 器件

雷卯电子SM8S系列是专为汽车抛负载设计的防护器件，全线通过AEC-Q101车规认证，在ISO 16750-2严苛条件下完成验证，实测数据如下：
 

TVS 型号	适用系统	测试电压 (U_S)	源阻抗 (R_i)	浪涌持续时间 (t_d)	测试次数	结果
SM8S24CA	12V乘用车	87V	0.5Ω	400ms	10 次	通过
SM8S33CA	24V乘用车	174V	2Ω	350ms	10 次	通过

SM8S 系列核心优势（适配 ISO 16750-2:2023 难点）
 

1.6600W大功率浪涌耐受，0.5Ω低阻抗、400ms长脉冲10次循环无损坏，热稳定性远超同类竞品；

2.双向/单向可选，漏电流低、正向压降低，不影响车载小信号电路；

3.结温耐受175℃，满足车规高温耐久，通过MSL1防潮等级；

4.封装DO-218AB，便于PCB大功率散热布局。

 

七、结语：构建汽车电子抛负载防护的系统工程

 

 

ISO 16750-2:2023新标准抬高了车载抛负载防护的准入门槛，单纯依靠小功率TVS器件无法通过长时、多次脉冲测试。抛负载防护不是单一部件选型，是从标准解读、电流计算、器件选型到PCB布局的整套系统工程，实测验证是量产前必不可少的环节。