OBU ETC的汽車電子拋負載解決方案

ETC的前裝現(xiàn)在緊鑼密鼓在設(shè)計裝機中，但是對車載電子的電磁兼容問題困擾很多工程師，雷卯電阻的產(chǎn)品在金溢科技、萬集科技、聚利科技都在應用，解決電磁兼容問題。

汽車系統(tǒng)的供電來源于發(fā)電機和蓄電池，行走的汽車的供電有很多瞬變狀況發(fā)生，這些對負載都有會明顯的影響，具體類別可以查詢下表（表1）。它們可以從許多不同的來源產(chǎn)生，從普通的靜電放電到斷開電池。

所以汽車電子的信息娛樂、照明、駕駛火車、車身或底盤/安全組的設(shè)計工程師需要考慮電路保護來對付這些瞬變。提供適當?shù)碾娐繁Ｗo有助于確保安全。也有助于降低制造商的保修和服務相關(guān)成本。

ISO國際標準化組織很早都有相關(guān)的測試標準，這就要求汽車電子系統(tǒng)設(shè)計工程師應了解國際標準化組織（ISO）所提出的要求。

ISO 16750適用于道路車輛，包括環(huán)境條件和電氣和電子設(shè)備的測試。在2010發(fā)行，由技術(shù)委員會ISO/TC 22取代ISO 7637拋負載等16750-2（脈沖5A和5B部分）。ISO 16750-2進一步修訂發(fā)布2012年。

ISO 16750-2標準適用于道路車輛電力電子系統(tǒng)/組件（表2）。它描述了潛在的環(huán)境電氣壓力，并指定了特定的安裝位置/在道路車輛上的測試和要求。

在4.6款對拋負載保護的需要，“在電源電壓的不連續(xù)性，”小節(jié)4.6.4 load dump中描述。當發(fā)電機傳送電流的負荷突然斷開時發(fā)生負載突降（圖1）。在汽車電子產(chǎn)品中，這適用于在由發(fā)電機充電時故意或故障斷開蓄電池。

如果交流發(fā)電機在交流發(fā)電機電路上剩余的負載產(chǎn)生充電電流，則可能發(fā)生這種情況。圖2為電壓浪涌的模擬由旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機當電池或其他重要負載突然斷開的波形和參數(shù)。

在表3中，我們可以看到瞬態(tài)電壓可以高達202 V，并可能需要多達400MS衰減。

考慮到串聯(lián)電阻可以在1至2?，浪涌電流可超過50A持續(xù)350毫秒的時間，設(shè)計工程師需要特別考慮過壓的時間。

ISO標準規(guī)定10個脈沖間隔一分鐘的重復測試，我們需要設(shè)計負載保護解決方案來維持當前的電壓不斷電維持工作。

汽車電子設(shè)計者可以用幾種方式解決電路保護問題。

首先，有一個開關(guān)解決方案。在這里，電源可能是設(shè)計給我們一個寬輸入范圍非同步降壓控制器，這將提供汽車電源拋負載保護。它通過切斷輸入電源到控制器或電子子系統(tǒng)，在指定的脈沖持續(xù)時間期間，防止負載突降瞬態(tài)。然后重新連接，當條件恢復正常時，有固定的延遲。然而，這種解決方案有一定的局限性。輸入操作范圍是已知的也許高達75 V，在高于這個電壓處設(shè)計開路，對一些不能重啟的設(shè)備是不被允許的。其他類似的解決方案也會需要更多的分立元件和PCB布局。

另一種解決方案是分流方案。在保護汽車電子子系統(tǒng)的基本方法中，在負載的的輸入電源電壓并聯(lián)半導體瞬態(tài)抑制器件TVS。TVS的反應速度快，選擇適當?shù)碾妷簠?shù)和功率，可以有效的對抗拋負載。

這對于半導體TVS 也是一個難題，常規(guī)的TVS器件都在5000W 以下功率，對于汽車拋負載的電性條件需要支持高達60多A的電流持續(xù)350-400MS的高電壓沖擊，而且需要測試10次（間隔1分鐘），就需要設(shè)計更高功率，更利于散熱的汽車用的TVS器件。按照TVS的曲線參數(shù)圖，在通過電流不斷增大的情況下，可以保持比較穩(wěn)定的電壓輸出，確保后端電路的電力供應。

汽車電子設(shè)計工程師在負載突降保護電路通常使用1500W或的3000WTVS二極管器件。但是，考慮到汽車中日益增多的電子系統(tǒng)，這種負載保護對于當前的使用條件是否足夠可靠？

至少，汽車設(shè)計師需要實現(xiàn)短路保護，符合ISO 16750-2 AEC-Q101標準和整體模塊可靠性。

對于當前的發(fā)電機很多采用了輸出電壓限幅措施，12V系統(tǒng)主機廠要求汽車實驗室對部分產(chǎn)品要求5B的降檔測試，也許低功率可以滿足一些要求，但對整機的可靠性還是需要斟酌。

在今天的電子系統(tǒng)中，設(shè)計者可以通過超出這些標準要求獲得更好的保證以避免昂貴的保修、修理和其他費用?；倦娐繁Ｗo功能應包括解決方案，提供一個非常低的鉗位電壓，發(fā)熱穩(wěn)定，滿足rohs reach要求。

上圖中的紅圈中數(shù)據(jù)沒有固定，讓很多工程師不知道如何選擇測試，這里也有基本原則，高電壓對應高電阻，低電壓對應低電阻，當然目前國內(nèi)車廠都已經(jīng)慢慢積累了自己的發(fā)動機數(shù)據(jù)，有自己的指標，上海雷卯電子也積累了很多客戶的測試數(shù)據(jù)，在設(shè)計時可以幫助客戶前期提供數(shù)據(jù)，減少很多重復的設(shè)計測試工作。

眾所周知，不斷提供電路保護的可靠性，也意味著成本的增加，但是好品牌是靠可靠性，穩(wěn)定性來贏得客戶，在質(zhì)保期內(nèi)的0故障也是一種成本的節(jié)約。以下列出幾種拋負載波形的和對應電壓、電阻的圖例。

總結(jié)

汽車電子系統(tǒng)設(shè)計工程師應該意識到ISO 16750對道路車輛的重要性。設(shè)計者必須確保電路保護符合車載保護標準，并理解它們包括標準化模擬，因為它們是在現(xiàn)實生活中發(fā)生的。

開關(guān)解決方案通過將輸入電源斷開到控制器或電子子系統(tǒng)，為負載突降瞬態(tài)提供保護。這是指定的脈沖持續(xù)時間完成，然后重新連接，穩(wěn)定條件恢復正常時重啟。但是，這種解決方案通常需要十幾個組件，這增加了總成本和占用寶貴的PCB布局。

新的解決方案采用分流能力。在這里，一個單一的組件與半導體瞬態(tài)抑制器件的電源電壓保護公司分流多余的汽車電子系統(tǒng)。用一個TVS二極管，瞬間箝位電壓，電流分流，保護后端DCDC，這種方法簡單方便，目前已經(jīng)大量應用于各大車廠。

雷卯電子的SMC24Q CAN ESD保護芯片可以完全替代PESD1CAN ,NUP2105等國外品牌器件。

電子產(chǎn)品的接口防護需用過壓保護器件，很多工程師意識到要用保護器件，但由于選型不當或沒按照ESD電路PCB設(shè)計原則，造成產(chǎn)品靜電測試或EMC測試不通過，產(chǎn)品多次驗證測試，浪費人力財力，造成產(chǎn)品延遲上市的事情總有發(fā)生，或過度設(shè)計，造成成本壓力。

雷卯專業(yè)為客戶提供電磁兼容EMC的設(shè)計服務，提供實驗室做摸底測試，從客戶高效，控本方便完成設(shè)計，希望為更多的客戶能快速通過EMC的項目，提高產(chǎn)品可靠性盡力。

雷卯電子電磁兼容實驗室，提供外圍靜電保護參考電路。