适合汽车ISO16750-2抛负载保护的TVS器件选型

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Load dump，中文“抛负载”，是指断开电源与负载的瞬间，由于负载突变而引起电源电压急剧的变化，抛负载可能引起两类问题：
1.对设备的供电失效
2.感性发电机产生大电压尖峰
在汽车电子领域，Load dump是指在蓄电池充电时，断开发电机与蓄电池的连接而引起发电机输出大电压尖峰，从而使得其它连接到发电机电源的设备受到破坏的威胁。如下图1所示，在交流发电机内部包含感性线圈和整流器，在对蓄电池进行大电流充电时，这时如果突然断开蓄电池，由于感性器件的电流无法突变，将引起交流发电机输出电压急剧上升，此电压尖峰可能高达 120V，并需要持续 400ms 后消退。



早期的交流发电机没有引入钳位设计，在Load dump的情况下，会产生高达100V的尖峰电压。如今的交流电机设计中会增加钳位设计（图3），在 12V 电源系统中，Load dump一般被钳位在 35V；而在 24V 电源系统中，Load dump一般被钳位在 60V。注意，虽然 ISO 16750-2 有规定包含钳位设计的交流电机输出电压会被钳位在35V，但各家车厂可能有自定义的最高电压标准。


在ISO 16750-2中针对交流发电机输出是否包含钳位设计，定义了两种Load Dump电源测试波形，Test A和Test B：
Test A—without centralized load dump suppression
Test B—with centralized load dump suppression

在Load dump测试中，ISO 16750-2与ISO 7637-2最显著的区别在于， ISO 16750-2要求在10分钟内，每隔1分钟对DUT打一次Load dump电源测试波形，而ISO 7637-2只要求测试一次。在ISO 7637-2和ISO 16750-2中均定义了电机输出的内阻Ri ，其值在0.5Ω ~ 4Ω之间，Ri可以有效抑制输出到外部电路的最大能量，如图5所示。需要注意的是，Ri在有钳位保护功能电机中是位于钳位二极管之前，也就是说，如果采用TVS管作为电源入口的Load Dump保护，而且钳位电压小于电机输出的钳位电压（35V）的话，必须确保该TVS管具有足够的能力吸收Load Dump所有的能量。在有的设计中，也可能在TVS管前串接电阻（图中未标出）以辅助耗散Load Dump下的能量，但串阻不仅会引起电源线上的压降，而且在设备正常工作时，它也会产生一定的功耗。


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分析的很到位。