為汽車電子系統(tǒng)供電時,不但需要滿足高可靠性要求,還需要應(yīng)對相對不太穩(wěn)定的電池電壓,具有一定挑戰(zhàn)性。與車輛電池連接的電子和機械系統(tǒng)具有差異性,可能導(dǎo)致標(biāo)稱12 V電源出現(xiàn)大幅電壓偏移。事實上,在一定時間段內(nèi),12 V電源的變化范圍為–14 V至+35 V,且可能出現(xiàn)+150 V至–220 V的電壓峰值。其中有些浪涌和瞬變在日常使用中出現(xiàn),其他則是因為故障或人為錯誤導(dǎo)致。無論起因為何,它們對汽車電子系統(tǒng)造成的損害難以診斷,修復(fù)成本也很高昂。
通過總結(jié)上個世紀(jì)的經(jīng)驗,汽車制造商對會干擾運行、造成損壞的電子狀況和瞬變進行了分類。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對這些行業(yè)知識進行編譯,制定出適用于道路車輛的ISO 16750-2和ISO 7367-2規(guī)范。汽車電子控制單元(ECU)使用的電源至少應(yīng)該能夠承受這些狀況,且不造成損壞。至于關(guān)鍵系統(tǒng),則必須保持其功能性和容差。這需要電源能夠通過瞬變調(diào)節(jié)輸出電壓,以保持ECU運行。理想情況下,完整的電源解決方案無需使用保險絲,可以最大限度降低功耗,且采用低靜態(tài)電流,在不耗盡電池電量的情況下,支持系統(tǒng)始終保持開啟。
ADI公司發(fā)布了多份刊物,詳細(xì)介紹ISO 7367-2和ISO 16750-2規(guī)范,以及如何使用LTspice®模擬這些規(guī)范。1,2,3,4
在最近的迭代中,ISO 7367-2電磁兼容規(guī)范主要介紹來自相對較高的阻抗源(2 Ω至50 Ω)的大幅度(>100 V)、短時持續(xù)(150 ns至2 ms)瞬變。這些電壓峰值通常可以使用無源組件消除。圖1顯示定義的ISO 7367-2脈沖1,以及增加的330 μF旁路電容。電容將尖峰幅度從–150 V降低至–16 V,完全在反向電池保護電路支持的范圍內(nèi)。ISO 7367-2脈沖2a、3a和3b的能耗遠(yuǎn)低于脈沖1,所需的抑制電容也更少。
ISO 16750-2主要介紹來自低阻抗源的長脈沖。這些瞬變無法輕松過濾,通常需要使用基于穩(wěn)壓器的主動式解決方案。一些更具挑戰(zhàn)性的測試包括:負(fù)載突降(測試4.6.4)、電池反接(測試4.7)、疊加交變電壓測試(測試4.4),以及發(fā)動機啟動工況(測試4.6.3)。圖2顯示了這些測試脈沖的視圖。ISO 16750-2中所示條件的差異性,加上ECU對電壓和電流的要求,通常需要合并使用這些方案,以滿足所有要求。
