導語：隨著汽車成為大眾消費品進入千家萬戶，無論是傳統車輛還是新能源PHEV，車輛的長期安全可靠性成為衡量汽車品質的一個重要指標。而保證汽車安全可靠，除了在汽車電子元器件的車規級的認證選型上需要關注之外，對于汽車電子功能模塊的保護也越來越重要。
在汽車電子功能模塊保護上，除了靜電保護(ISO10605)之外，最重要的要算道路行駛車輛的電氣瞬變干擾的保護，也就是我們通常提到的汽車電子的測試標準ISO 7637-2 及增強版ISO 16750-2的標準了。
隨著汽車成為大眾消費品進入千家萬戶，無論是傳統車輛還是新能源PHEV，車輛的長期安全可靠性成為衡量汽車品質的一個重要指標。而保證汽車安全可靠，除了在汽車電子元器件的車規級的認證選型上需要關注之外，對于汽車電子功能模塊的保護也越來越重要。
在汽車電子功能模塊保護上，除了靜電保護(ISO10605)之外，最重要的要算道路行駛車輛的電氣瞬變干擾的保護，也就是我們通常提到的汽車電子的測試標準ISO 7637-2 及增強版ISO 16750-2的標準了。
首先，先了解一下這兩個標準定義的脈沖
在汽車電子系統所有脈沖中，拋負載是常見而且也是危害比較大的一種現象。那么ISO 7637-2 與ISO16750-2對于拋負載測試有什么差異？
ISO16750-2 相比ISO7637-2更為嚴格。在拋負載測試時，新的標準要求10分鐘做10次測試，沒兩次測試間隔1分鐘。而老的標準僅僅需要做一次拋負載測試。
在大多數新型交流發電機中，拋負載的電壓幅度已經通過安裝瞬態電壓抑制二極管（TVS）而得到抑制（鉗位）。
針對拋負載保護，最有效的方式就是選用瞬態抑制二極管(TVS)進行鉗位保護。
在討論5a,5b的保護之前，我們先看看這兩種脈沖能量是否有差異。
ISO 7637-2 Pulse 5a-12V TPSMC27A 拋負載(load dump)測試
ISO 7637-2 Pulse 5b-12V TPSMC27A 拋負載(load dump)測試
上面的測試結果可以分析出，從拋負載發生器（或者發動機）端，其實5a, 5b波形能量大小是沒有差異的。當待測TVS動作，串相同負載條件下，TVS上流過的電流是一樣的，TVS鉗位電壓也是一樣的。
但是從拋負載電壓波形上來講，5b相對5a波形是有鉗位（或穩壓），導致負載端承受的電壓遠低于5a的波形。
因此，如果在做5a，5b拋負載保護時，若是從被保護器件防止被拋負載能量損壞的角度看，其保護器件的選型應是一致的。
然而在實際應用中，通常拋負載產生時，希望TVS動作，將能量導通泄放倒地，那么5a,5b不同的波形下，保護器件TVS實際承受的能量就會有很大的差異。因為只有當TVS導通以后，才會有大電流流過TVS，因此在不同的拋負載測試波形下，TVS實際承受的能量就有了不同。
在TVS選型之前，先了解兩種模式下的實驗電壓：
不同實驗模式下，對TVS的選型也會有差異。
接下來，我們只針對Mode 3 12V系統進行討論。在模式3條件下，測試電壓最大到16V。因此，TVS的Vr（反向截止電壓）通常需要高于16V。
對于ISO16750-2 12V系統pulse 5a Us=101V, R1=1?, td=400ms
選擇TVS SLD8S24A，那么TVS是否能滿足5a測試
TVS導通后承受的電流：
Ipp=[(Us+Ua)-Vbr]/(R1+Rd)
Vbr: TVS 反向擊穿電壓
Vc: TVS鉗位電壓
Rd: TVS 導通時阻抗-----可以通過平移 TVS V/I 曲線縱坐標到Vbr,會得出一次函數曲線，Rd=(Vc-Vbr)/Ipp
查Littelfuse SLD8S24A規格書，計算Rd=(38.9V-26.7V)/180A=0.07?
計算TVS導通后流過的電流Ipp=【(101V+12V)-Vbr】/(1?+0.07?)=(112V-26.7V)/1.07?=79.7A@400ms
計算TVS上通過的能量（波形近正弦波，可以套用1/2 x I²t x Rd）W=1/2 x (79.7A)² x td x Rd=1/2*6352.09A² x 400ms * 0.07?=88.9J（實際導通時間低于td 400ms）
計算TVS所能承受的最大能量，查規格書知道8.3ms對應Ifsm是1000A
TVS 能量Wtvs=(Ifsm)² x t x Rf=(1000A)² x 8.3ms x 0.018?=149.4J
Rf: TVS 正向導通阻抗，可以通過Vf/100A=1.8V/100A=0.018?
100A是規格書定義的測試Vf時的電流
對比可以知道，SLD8S24A能滿足pulse 5a 測試
通過SOA測試驗證，SLD8S24A可以滿足要求
除了TVS在汽車電子中常用于脈沖保護之外，MOV也是常見的保護器件。
以Littelfuse滿足AEC-Q200的AUMOV選型為例，在12V系統ISO16750-1 5a, Us=101V,Ua=12V; R1=1.5Ω（設定）, td=400ms
1、AUMOV導通后承受的電流：
Ipp=[(Us+Ua)-Vnom]/(R1+Rd)
Vnom: AUMOV的壓敏電壓@1mA
Vc: AUMOV鉗位電壓
Rd: AUMOV 導通時電壓鉗位在Vc時阻抗-----可以通過查AUMOV規格書，以V10E17AUTO 為例；Vc=53V@Ipk=5A
Rd=(Vc-Vnom)/Ipp
查規格書，計算Rd=(53V-27V)/5A=5.2?
計算導通后流過的電流Ipp=【(101V+12V)-Vnom】/(1.5?+5.2?)=(112V-27V)/6.7?≈12.7A@400ms
計算AUMOV上通過的能量(套用1/2 x I²t x Rd）W=1/2 x (12.7A)² x td x Rd=1/2 x 187.69A² x 400ms x 5.2?≈167.7J（實際導通時間低于td 400ms）
如果把5a流過AUMOV上的能量折算成40ms寬度脈沖，計算電流大小
½ x I² x 40ms x (R1+ 0.9Ω)=167.7J; I²=3493.75A²; I≈59.1A
計算V10E17AUTO所能承受的最大能量@400ms
1、查規格書知道2ms(方波)對應Wtm=6.5J---Wtm表示MOV所能承受的最大的2ms焦耳能量值
計算AUMOV在承受最大Wtm時的導通阻抗Rtm;
查規格書曲線2ms時對應的最大電流60A;
Wtm=I² x t x Rtm; Rtm=Wtm/ (I² x t); Rtm= 6.5J/(60A² x 2ms)=0.9Ω
2、查規格書可知40ms寬度的Load dump 能量25J
計算V10E17AUTO 的load dump 電流 25J=1/2 x I² x 40ms x Rtm ; I²=50J/(0.04s x 0.9Ω) ; I²=13.88 X10²A²; I≈37.3A
在相同load dump 寬度下，可知MOV導通需要承受的5a電流59.1A遠高于V10E17AUTO規格書標稱load dump 電流37.3A
那么如果換成AUMOV V20E17AUTO型號，是否能滿足呢？
計算V20E17AUTO所能承受的最大能量@400ms
1、查規格書知道2ms(方波)對應Wtm=35J---Wtm表示MOV所能承受的最大的2ms焦耳能量值
計算V20E17AUTO在承受最大Wtm時的導通阻抗Rtm;
查規格書曲線2ms時對應的最大電流300A;
Wtm=I² x t x Rtm; Rtm=Wtm/ (I² x t); Rtm= 35J/(300A² x 2ms)≈0.19Ω
2、查規格書可知40ms寬度的Load dump 能量100J
計算V20E17AUTO 的 load dump 電流 100J=1/2 x I² x 40ms x Rtm ; I²=200J/(0.04s x 0.19Ω) ; I²≈2.63 X104A²; I≈162A
在相同 “拋負載“ 寬度下，可知V20E17AUTO導通需要承受的5a電流59.1A遠低于V20E17AUTO規格書標稱”拋負載” 電流162A
通過實驗，可以看到V20E17AUTO能滿足10次Load Dump測試:
