原创 汽车电池供电浪涌抑制电路

目前汽车电子热门标准ISO7637经常遇到，所以我觉得有必要给大家简单明了的科普一下该标准的大致内容。便于大家有针对性的使用解决方案。

（一）、测试脉冲分类：

测试脉冲1：是模拟电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现，它适用于各种模块在车辆上使用时，与感性负载保持直接并联的情况。P1脉冲内阻较大（10~50Ω）、电压较高（几十伏至几百付）、前沿较快（微秒级）和宽度较大（毫秒级）的负脉冲。在整个ISO7637-2标准里属于中等速度和中等能量的脉冲干扰，对被试设备兼顾了干扰（造成设备误动作）和破坏（造成设备中元器件的损坏）两方面的作用。

试验脉冲2a和2b

脉冲2a模拟由于线束电感的原因，与模块并联的装置内电流突然中断引起的瞬态现象。P2a脉冲在整个ISO7637-2标准里属于速度快和能量较小的脉冲干扰，它的作用与P1脉冲有点相似，但它是正脉冲。

脉冲2b模拟直流电机充当发电机，点火开关断开时的瞬态现象。P2b脉冲是一个电压不高（大体与系统的电源电压相当）、前沿较缓（毫秒级）、宽度很大（达到秒级）和内阻很小的脉冲。在整个ISO7637-2标准里属于低速和高能量的脉冲干扰，着重考核对设备（元器件）的破坏性。P2b脉冲的这个作用于P5有点相似，但电压较低，脉冲更宽。

试验脉冲3a和3b：试验脉冲模拟由开关过程引起的瞬态现象。这些瞬态现象的特性受线束的分布电容和分布电感的影响。P3脉冲在整个ISO7637-2标准里是一系列高速、低能量的小脉冲，常能引起采用微处理或数字逻辑控制的设备产生误动作。

试验脉冲4：模拟内燃机的起动电机电路通电时产生的电源电压的降低，不包括起动时的尖峰电压。当内燃机起动机通电时引起电源电压降低，产生脉冲4.P4脉冲在ISO7637-2标准里主要1考核被是设备在跌落过程中误动作的情况，尤其考核带微处理器的设备有没有出现数据丢失和程序紊乱的情况。

试验脉冲5a和5b：

模拟抛负载瞬态现象,在断开电池（亏电状态）的同时，交流发电机正在产生充电电流，而发电机电路上仍有其它负载时产生的瞬态，未断开时发电机的线圈内的的电流较大，断开时候突然电流变小，产生反动势；

抛负载的幅度取决于断开电池连接时，发电机的转速和发电机的励磁场强的大小。抛负载脉冲宽度主要取决于励磁电路的时间常数和脉冲幅度。大多数新型交流发电机内部，抛负载幅度由于增加限幅二极管而受到抑制（箝位）。

抛负载可能产生的原因是：因电缆腐蚀、接触不良或发动机正在运转时，断开与电池的连接。

P5脉冲的幅度较高（100~200V,相对于系统电源电压来说，这已经算是高电压了）、宽度较大(达几百毫秒)、内阻有极低（几欧姆，甚至零点几欧姆），所以在ISO7637-2标准里，P5脉冲属于能量比较大的脉冲。除了考核被试设备在P5作用下的抗干扰能力外，在当前程度上还在考核它对设备元器件的破坏性。

（二）功能状态分类：

以下分类用于总成装置或系统的功能状态

A类：装置或系统在施加骚扰期间和之后，能执行其预先设计的所有功能。
B类：装置或系统在施加骚扰期间，能执行其预先设计的所有功能；然而，可以有一项或多项指标超出规定的偏差。所有功能在停止施加骚扰之后，自动回复到正常工作范围内。存储功能应维持A类水平。
C类：装置或系统在施加骚扰期间，不执行其预先设计的一项或多项功能，但在停止施加骚扰之后能自动恢复到正常操作状态。
D类：装置或系统在施加骚扰期间，不执行其预先设计的一项或多项功能，直到停止施加骚扰之后，并通过简单的“操作或使用”复位动作，才能恢复到正常操作状态。
E类： 装置或系统在施加骚扰期间和之后，不执行其预先设计的一项或多项功能，且如果不修理或不替换装置或系统，则不能恢复其正常操作。

注： 此处的“功能”系指电器/电子系统执行的功能。

（三）、实验等级辅助说明

a 试验脉冲同标准脉冲所述。
b 车辆制造商和设备供应商协议值。
c 幅度为标准脉冲 中每一试验脉冲所确定的Ua值。
d 由于试验脉冲的最小数为1，因此未给出脉冲循环时间。当施加多个脉冲时，脉冲之间应允许1min的最小延迟时间。
e 试验等级反应发电机在额定转速下抛负载的情况。如果使用集中抛负载保护，则施加确定的实验脉冲5b及规定表中的值；
f 耐久性试验的脉冲数量或试验时间。

g 因为该等级在道路车辆中不能确保足够的抗扰性，所以删除等级Ⅰ和等级Ⅱ。

（四）、试验脉冲严酷程度功能状态分类的确定
制造商和用户应指定装置的功能状态分类以及试验脉冲严酷程度等级，明确装置的特定应用。
如果试验脉冲未达到指定装置的真实条件——装置在车辆中使用的条件，则可忽略。
C 类功能缺陷，对于在特定脉冲发生时不必工作的装置（例如启动期间的闪光器）是可接受的。
D 类功能缺陷，对于未引起客户抱怨或不便故障的装置是可接受的。
E 类功能缺陷，主要用于确定试验报告的目的，除非在特殊环境下，通常是不可接受的。

详情参考ISO7637-2此文仅作简单分析。

（五）、浪涌抑制电路

防护器件中，气体放电管的特点是通流量大、但响应i时间慢、冲击击穿电压高；TVS管的通流量小，响应时间最快，电压钳位特性最好；压敏电阻的特性介于这两者之间，当一个防护电路要求整体通流量大，能够实现精细保护的时候，防护电路往往需要这几种防护器件配合起来实现比较理想的保护特性。但是这些防护器件不能简单的并联起来使用，例如：将通流量大的压敏电阻和通流量小的TVS管直接并联，在过电流的作用下，TVS管会先发生损坏，无法发挥压敏电阻通流量大的优势。因此在几种防护器件配合使用的场合，往往需要电感、电阻、导线等在不同的防护元件之间进行配合。中间这个电感也可以根据理论计算，其实就是根据电流电压原理计算的。电源防护的电感通常选用空心电感，因为磁芯电感在大电流通过时磁芯容易饱和，导致阻抗迅速降低。通常在限压型防护电路中电感选8uH左右，而开关型防护电路中选15uH左右。

        假设外部模拟浪涌波形为8/20us的冲击电流。测得在设置及通流量下压敏电阻的残压值为U1，查得TVS数据手册，得到在8/20us冲击电流作用下TVS管的最大通流量I1及最高钳位电压U2，8/20us冲击电流的波前时间T1 = 8us，半峰值时间T2 = 20us。则电感量的最小取值为：L = (U1-U2)*(T2-T1)/(I1/2)。其中电压的单位为V，时间单位为S，电流单位是A，电感单位为H。