用于車載電源防反接的二極管的選擇

李向林

摘 要：本文分析了ISO 7637-2 2011標(biāo)準(zhǔn)中脈沖1的特性，通過仿真測(cè)試，討論了車載電源防反接二極管的選擇，通過在仿真的驗(yàn)證，證明了計(jì)算的正確性。

關(guān)鍵詞： 車載電源；防反接二極管；ISO 7637-2 2001；脈沖1

1 前言

在汽車進(jìn)行裝配或者修理的過程中，如果操作不熟練或標(biāo)識(shí)不清晰，引起不良電池操作，可能會(huì)造成極性反接的情況，這樣會(huì)使得汽車相關(guān)控制器受到反向電壓的沖擊，導(dǎo)致顯性或隱性的損壞。

為了滿足車載電源防反接的要求，還要滿足ISO 7637等測(cè)試的要求，就需要因此工程師需要通過分析計(jì)算來確定電路參數(shù)，提高電路的穩(wěn)定性。

2 簡(jiǎn)介

2.1 防反接二極管簡(jiǎn)介

車載電源的防反接方式通常采用串聯(lián)二極管，對(duì)二極管的參數(shù)選擇時(shí)，還要考慮ISO 7637的測(cè)試要求，預(yù)留較多的余量。

因?yàn)槎O管有一定的壓降，造成這種方案的缺點(diǎn)之一就是二極管會(huì)消耗一定的功率，在這種情況下，壓降小的肖特基二極管成為了這種應(yīng)用的首選器件。

2.2 ISO 7637-2 2011標(biāo)準(zhǔn)中的脈沖1簡(jiǎn)介

ISO 7637-2標(biāo)準(zhǔn)全稱為“道路車輛 由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾-電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)”，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了安裝在乘用車及12V電氣系統(tǒng)的輕型商用車或24V電氣系統(tǒng)的商用車上設(shè)備的傳導(dǎo)電瞬態(tài)電磁兼容性測(cè)試的臺(tái)架試驗(yàn)，包括瞬態(tài)注入和測(cè)量。本部分還規(guī)定了瞬態(tài)抗擾性失效模式嚴(yán)重程度分類。

ISO 7637-2標(biāo)準(zhǔn)提供了5種類型的脈沖，包括脈沖1，脈沖2a，脈沖2b，脈沖3a，脈沖3b。本文中主要討論ISO 7637-2 2011標(biāo)準(zhǔn)中脈沖1的相關(guān)測(cè)試。

脈沖1：描述的是“由于電源從感性負(fù)載斷開而產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖”，如圖1所示。

3 仿真

所繪制的仿真原理的結(jié)果如圖2所示。

紅色線表示輸入信號(hào)，即脈沖1的波形，藍(lán)色線表示二級(jí)管管輸出的波形，其中黑色面積部分就是二極管消耗的功率。按照脈沖1的參數(shù)，我們可以看出，持續(xù)時(shí)間為1mS，二極管的反向電流If=（Vsurge + Vbat）/Ri，計(jì)算可得If=16A，二極管的反向電壓為150V，二極管耐受的能量E=1/2×U×I×T=0.5×150×16×1=1.2焦耳。也就是說要求二極管可承受的單次脈沖的雪崩能量大于1.2焦耳即可滿足試驗(yàn)要求。

根據(jù)以上計(jì)算，我們選擇了ST公司的二極管，型號(hào)為STPS3150，該二極管的雪崩功率降級(jí)與脈沖持續(xù)時(shí)間關(guān)系如圖3所示。

根據(jù)ST公司的應(yīng)用筆記《AN1768》Z的計(jì)算，并且從以上的數(shù)據(jù)我們可以看出，當(dāng)脈沖的時(shí)間為1mS時(shí)，對(duì)應(yīng)的雪崩能量P=0.035*10*150*80*0.001=4.2焦耳，大于1.2焦耳，因此選擇的二極管滿足要求，符合脈沖1的試驗(yàn)，可確保良好的車載電源反接護(hù)能力。

4 結(jié)論

本文分析了ISO 7637-2 2011中脈沖1的特性，通過仿真，根據(jù)特性討論了在汽車應(yīng)用中的如何選擇二極管的參數(shù)，才能保持低功耗的同時(shí)又可以通過ISO 7637-2的測(cè)試。選擇了ST公司的STPS3150，分析了該器件的雪崩性能，最后認(rèn)為滿足設(shè)計(jì)要求，可以用于實(shí)際應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙玉貴，車用雪崩整流二極管反向重復(fù)峰值浪涌電流測(cè)測(cè)試，汽車電氣，2003（4），56～58.

[2] 車載電源防反接和ISO7637標(biāo)準(zhǔn)，廣州致遠(yuǎn)電子.

[3] STPS3150 datasheet，ST公司官網(wǎng).

[4] AN1768應(yīng)用筆記，ST公司官網(wǎng).