24V系統(tǒng)拋負(fù)載浪涌過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)方案詳解,超詳細(xì)
無論是傳統(tǒng)燃油汽車還是新能源汽車(PHEV),汽車的長期安全和可靠性成為衡量汽車品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。眾所周知,汽車供電系統(tǒng)輸出極其復(fù)雜,很容易受到溫度、工況等條件的影響,電池或發(fā)電機(jī)的輸出電壓會出現(xiàn)波動。此外,使用電機(jī)、電磁閥、燃油噴射等負(fù)載的汽車系統(tǒng)會把尖峰噪聲和幾種瞬態(tài)浪涌電壓引入到電源線或信號中。在車輛供電環(huán)境中所有的瞬態(tài)過壓現(xiàn)象,其中拋負(fù)載(Load Dump)瞬態(tài)過壓現(xiàn)象是一個(gè)需要高度重視的電氣危害。
ISO 16750-2和ISO 7637-2的區(qū)別
為了讓汽車生產(chǎn)商及其供應(yīng)商在規(guī)定范圍內(nèi)打造出高可靠性的車載產(chǎn)品,國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)來保障汽車的安全。ISO 7637-2 和ISO 16750-2標(biāo)準(zhǔn)是業(yè)內(nèi)常提到的汽車電子測試標(biāo)準(zhǔn),它們之間有什么區(qū)別呢?查閱ISO 16750-2(2012年)和ISO 7637-2(2004年)國際標(biāo)準(zhǔn)文檔資料可知,如下圖所示:
從圖中可以看出,ISO 16750-2標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱:新標(biāo)準(zhǔn))中要求的拋負(fù)載測試電壓高于ISO 7637-2標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱:舊標(biāo)準(zhǔn)):
5a、5b測試:12V系統(tǒng)中,舊標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求65V—87V,新標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求79V到101V;
24V系統(tǒng)中,舊標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求123V-174V,新標(biāo)準(zhǔn)測試電壓要求151V-202V;
除了測試電壓提升之外,另一個(gè)最顯著的區(qū)別是新標(biāo)準(zhǔn)拋負(fù)載最低測試要求10個(gè)脈沖10分鐘,間隔1分鐘,而舊標(biāo)準(zhǔn)拋負(fù)載測試要求規(guī)定只做一個(gè)脈沖。由此可知,ISO 16750-2與ISO 7637-2相比,更嚴(yán)格。
車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案
最大電壓、內(nèi)阻和持續(xù)時(shí)間是影響拋負(fù)載的主要因素,如何控制這三者的綜合影響,是拋負(fù)載瞬態(tài)過壓保護(hù)的關(guān)鍵。對于拋負(fù)載瞬態(tài)過壓現(xiàn)象,實(shí)踐證明,最主流有效的是選用TVS瞬態(tài)抑制二極管進(jìn)行保護(hù)。為此,接下來,專業(yè)高品質(zhì)電路保護(hù)器件廠家及保護(hù)解決方案服務(wù)商東沃電子,針對車載24V系統(tǒng)電源口拋負(fù)載瞬態(tài)電壓現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了個(gè)經(jīng)典防護(hù)方案,方案圖如下所示:
從東沃車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案圖可以看出,方案包含了三項(xiàng)保護(hù):過流保護(hù)、反電壓保護(hù)、 過壓保護(hù)。
1)PTC過流保護(hù),不僅需要考慮工作電流和耐壓值,還要考慮溫度因素,東沃電子技術(shù)推薦24V系統(tǒng)需采用耐壓值33V的PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。如果測試拋負(fù)載數(shù)據(jù)嚴(yán)格,東沃電子技術(shù)建議采用插件PTC型號:DWP60-300F。
2)防反接二極管設(shè)計(jì)位置也有不同意見,如果測試?yán)擞繃?yán)格建議放在TVS的后端,避免測試時(shí)沖擊電流過大而損壞。一般此處電流小選擇肖特基二極管,可以選用東沃低壓降系列肖特基二極管型號SS56。
3)瞬態(tài)抑制TVS二極管,主要用于防護(hù)各種過壓波形和拋負(fù)載沖擊,此處選擇范圍較大,車載24V系統(tǒng)電源口保護(hù),東沃電子技術(shù)推薦選用汽車級TVS管SM8S36CA,雙向、36V、DO-218AB、6600W、114A。值得注意的是,TVS管反向截止電壓越低,鉗位電壓就越低,越能保護(hù)后端的DC-DC芯片。所以,后端電源芯片的選擇也需提前規(guī)劃,如果選用耐壓60V電源芯片,可通過測試。
以上是三顆器件的選型原則,當(dāng)然客戶也可以根據(jù)測試指標(biāo)稍作調(diào)整。有關(guān)器件DWP60-300F、SS56、SM8S36CA具體參數(shù)詳情,詳見東沃電子對應(yīng)型號產(chǎn)品規(guī)格書。
東沃SM8S36CA,拋負(fù)載保護(hù)專用TVS管為汽車護(hù)航
TVS管廠家東沃電子有專業(yè)的EMC測試實(shí)驗(yàn)室,東沃電子推出的SM8S36CA,拋負(fù)載瞬態(tài)過壓保護(hù)專用器件,可輕松通過ISO 16750-2 24V系統(tǒng)Pulse 5a Us=202V,Ri=3Ω,td=350ms測試 ,測試步驟如下所示:
第一步,用示波器抓取pulse 5a波形圖:
可以看到輸出最大電壓Us=202V,td=350ms。
第二步,現(xiàn)場測試環(huán)境,如下圖所示:
第三步,測試參數(shù):Ri=3?,td=350ms,Ua=28V
第四步,第一次測試輸出圖形:鉗位電壓Vc=51.25V
第五步,最后一次測試輸出圖形:鉗位電壓Vc=53.12V
綜上所述可知,東沃電子汽車級TVS二極管SM8S36CA在pulse 5a Us=202V,Ri=3Ω,td=350ms測試條件下,能夠輕松滿足拋負(fù)載保護(hù)的需求。東沃電子推出的SM5S系列、SM6S系列、SM8S系列、SM8T系列TVS二極管,是專門針對拋負(fù)載保護(hù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,為汽車安全保駕護(hù)航。
以上是車載24V系統(tǒng)電源拋負(fù)載過壓保護(hù)方案介紹,如有特殊需求,歡迎前來探討。浪涌靜電防護(hù)方案,找東沃電子,電路保護(hù)不迷路!東沃電子推出的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲DWP60-300F、肖特基二極管SS56和TVS二極管SM836CA現(xiàn)已全面量產(chǎn)、品質(zhì)穩(wěn)定、高可靠性、交期迅速、廠家價(jià)格、免費(fèi)樣品、免費(fèi)EMC測試、免費(fèi)選型,歡迎廣大新老客戶前來咨詢!
原文標(biāo)題 : 24V系統(tǒng)拋負(fù)載浪涌過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)方案詳解,超詳細(xì)
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