多年来,汽车抛负载浪涌条件测试一直使用 ISO-7637-5a 标准中的定义,并得到全球各大汽车零部件制造商采用。2010 年,该标准被新的汽车抛负载测试标准 ISO-16750-2 取代。本文介绍了抛负载测试条件的变动,并在这些条件下用一个示例抛负载 TVS(瞬态电压抑制器)定义了最大浪涌抑制能力。

新 ISO 标准与旧 ISO 标准比较 

新旧抛负载测试的显著区别是新抛负载测试需要 10 分钟 10 个脉冲,每个脉冲间隔一分钟,如表 1 所示。而旧抛负载测试(ISO-7637-2,2004 年)规定只用一个脉冲。

表1:ISO-16750-2 的脉冲要求

10 分钟 10 个脉冲的测试条件显示了抛负载保护器件的可靠性,这可帮助电路设计工程师根据高温环境中的浪涌承受能力选择正确的器件。

使用通过 AEC-Q101 认证的 TVS 系列对 12V 系统提供抛负载保护 

图1 显示了抛负载保护器件箝位于规定电压范围,此电压波形有别于标准波形。这一差别的原因是在抛负载脉冲条件下箝位器件的有效电压范围,如图1 所示。图2 中器件的箝位条件为 Us=101V、 Ri=1.75Ω 和脉冲宽度 td=400ms。


图1:ISO-16750-2 脉冲的输入波形:
Pulse 5A、Us =79 V、td=400 ms

图2:SM5S24A 在 ISO-16750-2 脉冲下的箝位波形:5A、101V Us、Ri= 1.75Ω、td=400ms


使用 TVS 二极管保护抛负载状态下的电子器件 

现在来看如何通过将电压箝位于低于电源稳压器或电路中其他电子元件的最大输入电压来保护器件,同时又不使系统停止运行或断电。在耐受力测试条件下,保护器件在线路电压达到 24V 并持续 1 - 10 分钟或更长时间之前不会工作。

 

抛负载 TVS 器件的箝位电压会因为连续箝位操作期间的结温变化而上升。图3 和图4 显示了使用 TVS 器件在 Us= 79V、Ri= 1.0Ω 和 td=400 ms(每个脉冲间隔 1 分钟)条件下 10 个脉冲的第一个和最后一个箝位波形。

 

图3:SM5S24A  的第一个箝位波形



图4:SM5S24A 的最后一个箝位波形

使用新测试条件,10 个连续脉冲影响了抛负载 TVS 的浪涌抑制能力,如下面三个图表所示。


图表 1

图表 2

图表 3

图表 1 - 3:Vishay 的 SM5S24A 在新抛负载测试条件下的性能。带有后缀 “M” 的曲线是使用新测试条件标准(ISO-16750-2)的多个脉冲。带有后缀 “S” 的曲线是旧测试条件标准(ISO-7637-2)定义的单个脉冲。

 

这些值基于标准室温并采用产品数据表中所列的建议焊盘尺寸,但实际性能会因印刷电路板类型、焊盘尺寸和温度条件而异。

 

附录

 

抛负载 TVS 与峰值电流关系参考

选择正确的抛负载保护器件的另一种方法是参考抛负载 TVS 的最大箝位电流性能和根据以下参数估计电路的箝位电流:

 

  • 电路条件

  • Ri= 2 Ω

  • 抛负载条件下交流发电机输出的峰值电压 = 100 V

  • 目标箝位电压 = 35 V

  • 脉冲宽度 = 200 ms

  • 脉冲数 = 10 分钟 10 个脉冲

  • SM5S24A 在 10 个脉冲条件下具有 38 A 的箝位性能,其峰值箝位电流为 32.5 A ((100 V -35 V) / 2 Ω)。

 

有关抛负载的详细解释请点击 “阅读原文” 参考产品数据表

关于作者:Soo Man (Sweetman) Kim,威世科技高级应用经理。