车辆中可能会短暂存在高电压，而仅比规定电压高出几伏就足以损坏高度敏感的IC器件。因而针对静电放电 (ESD)、抛负载(load dump)脉冲和瞬变提供充分保护是至关重点的。

【导读】车内可能存在短时高电压，仅比规定电压高几伏就足以损坏高灵敏的IC器件。因此，针对静电放电(ESD)、负载突降脉冲和瞬变提供足够的保护非常重点。

现代车辆中的所有车载电子设备都连接到电池和交流发电机(图1)。车辆交流发电机是三相发电机，产生的交流电压通过整流二极管转换成脉冲DC电压。其电压水平的波动取决于当前的功率要求，包括发电机(发动机)的速度、挡风玻璃加热、大灯、信息娱乐系统和其他设备。

我们可以使用电压调节器来保持车辆电压和充电电压尽可能恒定，并保护电气系统免受过压影响。它们大概上由大功率齐纳二极管组成。

然而，依据车辆的运行状态，很多其他电气故障可能会给电气系统带来负担。例如，起动机的电压可能在8-16v之间波动，或者继电器的切换和接触导线的松动将带来电压显著增加的非常短暂的瞬态事件。如果不加以纠正，这些瞬变将沿着电力线传播，导致单个电子部件和传感器的故障，或者永久损坏车辆的电子系统。在样品商场中，元器件的现场快发~甩负荷脉冲具有极高的瞬态峰值电压。

最大的威胁是甩负荷脉冲，它会给网络带来几毫秒的高暂态能量峰值。当交流发电机运转时断开蓄电池，或者由于腐蚀导致连接不良时，可能会出现这些情况。然后，由于负载不足，交流发电机将车辆电气系统的电压推至极高水平。交流发电机的绕组电感较高，因此需要相对较长的时间(大约是Transil脉冲时间的1000倍以上)来再次调节变化的负载条件。

图片来源:茹李卓

图1:所有车载电子设备都连接到汽车电池和交流发电机。

图片来源:茹李卓

图2:几乎所有的车辆系统都使用二极管来防止过压。

ISO 7637-2标准描述了车辆电气系统中可能出现的电压尖峰，分为五种脉冲类型(E1到E5)，具有不同的幅度和持续时间。甩负荷脉冲属于E5类型，进一步分为无集中甩负荷抑制保护的脉冲5a(图3)和有集中甩负荷抑制保护的脉冲5b(图4)。

图片来源:www.demvt.de

图3:无集中甩负荷保护的典型甩负荷波形(ISO7637-2脉冲E5a)

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图4:考虑集中减载保护的脉冲5b，箝位电压US*因项目而异。

为了显示抑制和保护负载投掷的功能，机动车辆的电子系统必须通过ISO 16750 (ISO-16750-2 5b)规定的相关测试。在这种情况下，有必要使用瞬态电压抑制(TVS)二极管，该二极管将ISO-16750-2脉冲5b的甩负荷浪涌限制在最大箝位电压，从而防止损坏车辆的电子设备。

集中箝位电压对其他元件来说太高。

如果交流发电机上或交流发电机中TVS二极管的集中集成箝位电压US*过高，无法确保对下游电子元件的充分保护，则必须使用具有较低箝位电压的本地TVS二极管。集中集成的TVS二极管被旁路或短路，而不会消耗任何突然的负载下降能量。因此，由于早期的箝位操作，所有的负载抑制能量将消耗在具有较低箝位电压的TVS二极管上。结果是对应于a脉冲的波形(没有集中减载保护)。

因为脉冲具有特别高的能量，并且可以持续长达400 ms，所以需要具有高能量的TVS二极管。Ruzhuoli的产品组合包括来源不同供应商的一系列TVS二极管产品，用于符合ISO 7637-2标准的二次瞬态电压保护(见表)。例如，Littelfuse的SLDXX系列TVS二极管可以提供所需的能量。它们是专门设计来防止感性负载开关和发电机负载突然下降造成的损坏。这些二极管具有出色的特性，从0 V到BVmin的快速响应时间小于1 ps，其耐用的P600轴向引脚封装符合行业标准。

在选择甩负荷保护二极管时，需要依据具体应用考虑一些参数:交流发电机的内阻Ri会导致短路电流Ipp，Ipp乘以箝位电压Vcl就是甩负荷运行必须降低的值，从而得到保护二极管必须处理的功耗值。

局部TVS二极管区域的集中箝位电压

另一方面，如果交流发电机中TVS二极管的集中积分箝位电压在本地TVS二极管的电压范围内，则应用脉冲5b标准，即，采取具有集中减载保护的方法。则在本地TVS二极管上产生较低的减载功率浪涌。这种情况下，本地TVS二极管的工作电压应略高于集中式箝位电压方案的箝位电压。所以建议使用Littelfuse系列TPSMB、TPSMC、TPSMD，以及SZ1SMB、SZP6SMB、SZ1SMC、SZ1.5SMC产品。