汽车7637低成本方案

韬略科技EMC

一、前言

随着汽车电子的不断发展，尤其是智能驾驶级别的不断提升后，车内电子产品越来越多，越来越复杂。因此，高性能的车载电源设计是现代化汽车安全，稳定可靠运行的关键。车载电源系统的应用环境复杂，因此汽车内的电磁环境较为恶劣。汽车的电气设备在运行时会产生大量电磁干扰，这些干扰的频带很宽，通过传导、耦合或者辐射的方式，传播到电源系统内，进而影响到电子设备的正常工作。最恶劣的情况往往是由于车辆自身产生的干扰所产生的，如点火系统、发电机及整流器系统的干扰脉冲。国际标准ISO7637针对道路车辆及其挂车内通过传导和耦合引起的电干扰，提出了沿电源线的电瞬态传导及测试方法，适用于12V或 24V的电气系统车辆。

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二、测试标准

国家测试标准为：GB/T21437.2-2008/ISO 7637-2:2004，不同车厂会有自己车厂的标准体系。模拟抛负载瞬态现象，即模拟在断开蓄电池(亏电状态)的同时，交流发电机正在产生充电电流，而发电过程中机电路还有其他负载时产生的瞬态;抛负载的幅值取决于断开电池、发电机转速的大小和励磁磁场的强度。抛负载的脉冲宽度主要取决于时间常数和脉冲幅值。在大多数新型交流发电机内部，抛负载幅度是由于增加二极管而受到抑制。抛出负载可能的原因:因电缆锈蚀、接触不良，或在发动机运转时，故意断开和连接蓄电池。

1.实验脉冲5a

图1 试验脉冲5a

表1 试验脉冲5a参数

2.试验脉冲5b

图2 试验脉冲5b

表2 试验脉冲5b参数

三、案例分析

某客户卡车行车记录仪产品，供电电压24V，在做7637-5a（174V、8R、350ms）测试时，直接冒烟，产品的电源烧毁短路。

图3  5a测试参数设置

1.分析：

拆开行车记录仪查看发现是因为电源输入没有过压保护电路，浪涌电压174V直接通过电源线进入DC-DC，过压导致DC-DC击穿。

图4 整改前部分原理图        

图5  5a测试未整改时的波形

脉冲5的浪涌脉冲具有能量大、作用时间短的特点，会对系统电路造成不可修复的破坏，因此对脉冲5的抑制是整个前端保护电路设计的重点。

（1）首先要确定整个被保护系统的最大输入电压，通过查看DC-DC规格书，发现前级DC-DC的最大耐压值为58V，所以在发生脉冲5的浪涌冲击时，TVS管必须能把电压钳制在58V以下。

（2）TVS管选型有几个重要参数：可承受的反向电压Vrwm、反向崩溃电压Vbr、抑制电压Vc。

Vrwm必须大于系统的正常输入工作电压，以防止TVS管对正常输入电压进行动作，同时考虑卡车1.5倍电压通电测试，所以选择的TVS的Vrwm大于24V，Vbr小于36V,同时Vc要小于被保护电路的最大耐压值50V，同时尽量接近该值。

（3）通过TVS规格书发现，5KP33能满足所有参数要求，我们选择单向TVS。

2.整改措施

在电源输入端并联5KP33A，将过压钳位到正常58V以下，根据公式P=UI可知，当我们电路中的功率不变的时候，电压变小，电流一定会增大，所以我们的电源输入端的线束一定要满足电流过大时的限值，也可以在输入端加入一个正温度系数可恢复保险丝（PPTC）对电路进行限流保护。   

图6  5a整改后部分原理图   

  图7  经过TVS钳位后电压波形

3.测试结果

增加大功率TVS（5KP33A）后，7637-5a（174V、8、350ms）测试10次行车记录仪工作正常。

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四、结语

汽车电子产品的接口防护需用过压保护器件，很多工程师意识到要用保护器件，但由于选型不当，造成产品浪涌测试不通过，产品多次验证测试，浪费人力财力，或过度设计，造成成本压力，我司可以验证测试TVS防护等级，为您推荐最合适的大功率TVS，有遇到7637-5a不过的问题，欢迎联系我们。

dongjia323

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