汽车电子 ISO 7637-2测试的事儿，真的不简单！

Load dump， “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，抛负载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。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。

抛砖引玉过后，今天测测要讲的就是汽车电子系统中常见有害的电源瞬态情况。

电源线上面的瞬态浪涌主要来源于电感的能量释放，前置动作是开关的闭合或打开。电感可能是来源于感性的负载、线路杂散电感等。这个电感，是真实存在电路中的。对于这些常见的浪涌，工程师们在实践中逐渐总结出几种比较有代表性的浪涌波形，形成了一整套测试或验证的标准。汽车电子电源线上的瞬态浪涌波形有：Pulse 1、2a、2b、3a、3b、4、5a、5b。最开始这八类波形都归纳到ISO 7637-2标准中，而后在2011年把Pulse 4、5a、5b这三类归为ISO 16750-2中。下面，测测将针对这八种波形逐一介绍。

7637-2/16750-2的波形

“有哪些波形啊？”“别着急，往下看啊！”

虽然很多工程师都能把ISO 7637-2说的头头是道，但是测测就不相信你们能一个个波形画出来，不管怎么样，别抢我的戏份，现在请让我发挥——

「 Pulse 1 」

Pulse 1浪涌波形是用来模拟产品与感性负载并联时，若供电突然断开，感性负载两端电压会反向施加到产品供电端，需要依靠产品供电处的防反电路去承受。

Pulse 1 定义与感性负载并联的电子设备在电源收到干扰时的浪涌波形。电源从正常工作电压降到0V，在100us之后施加衰退时间为2ms，尖峰值-150V的负脉冲，测试Setup中包括10Ω串阻以限制负脉冲的能量。

「 Pulse 2a 」

Pulse 2a浪涌波形是用来模拟供电线束上的杂散电感。由于并联的某个负载断开，造成供电处线束杂散电感中电流变化，进而产生一个正的电压叠加到供电处，这个就需要产品供电端口存在浪涌钳位器件。

Pulse 2a定义电流瞬间注入待测电子设备引起正电压尖峰。当电子设备突然停止吸收电流时，存在线束中的电流由于感性不能突变，因此形成电压尖峰。电源从正常工作电压在1us内上升到112V，持续0.05ms，测试Setup中包括 2Ω 串阻以限制电压尖峰的能量。

「 Pulse 2b 」

Pulse 2b浪涌波形是用来模拟产品与直流电机并联时，当供电断开后，直流电机就等效成了发电机，产生了一个正向的电压施加到供电处，有点像能量回收。

Pulse 2b定义关闭点火器，使用直流电机作为电源时发生的状况，例如汽车熄火后加热器仍在工作，在自身停止旋转前，鼓风机电机可以在短时间内为系统提供直流电源。电源从正常电压在1ms内降低到0V，持续1ms升高至10V，最终再缓慢下降到0V。

「 Pulse 3a&3b 」

Pulse 3a浪涌波形与Pulse 1相似，当电源开关为机械开关时，断开后由于拉弧而引起的周期性的浪涌冲击，幅值正负都有，速度很高。

Pulse 3b浪涌波形与Pulse 2a类似，模拟电源开关为机械开关时，断开后由于拉弧而引起的周期性的浪涌冲击，速度很高。

Pulse 3a&3b定义开关和继电器在操作过程中电弧放电引起的正/负电压尖峰。测试Setup中包括50Ω串阻以限制电压尖峰的能量。

「 Pulse 4 」

Pulse 4浪涌波形是模拟起动机上电启动时，由于存在很大的冲击电流，造成线路上存在很大的压降，进而造成产品供电处的电压波动，说白了就是低压启动问题。

「 Pulse 5a&5b 」

Pulse 5a/5b浪涌波形，就是最一开头提及的抛负载Load Dump，也是能量最大的浪涌波形。Pulse 5a/5b波形是模拟交流发电机给电池充电时，电流很大，如果意外造成电池断开，那么交流发电机的输出电压会急剧上升，施加到产品供电处。

Pulse 5a和Pulse 5b浪涌波形区别在于，5b波形是假设产品外部存在一个钳位保护器件（钳位到35V）；而5a波形则没有，所有浪涌能量都需要产品本身来抵抗对于Pulse 5a。

另外从两个标准的角度来看，ISO 16750-2定义的上升沿为10% (US-UA)到90%(US-UA)，而ISO 7637-2定义的是10%US到90%US；对于Pulse 5b，ISO 16750-2 和ISO 7637-2在US和US*的上升时间tr有细微的差别。

在抛负载测试中，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打一次抛负载电源测试波形，而ISO 7637-2只要求测试一次。

「ISO 16750-2过电压 」

对于12V系统，

第一种是 T= (Tmax-20 °C ) 试验， 模拟发电机调节器失效引起发电机输出电压上升到高于常规供电电压。测试前，在热空气加热箱中将DUT加热到T= (Trnax-20 °C )。再用18V±0.2V向DUT的所有相关输入供电，持续60min±10%。

第二种是 室温试验， 模拟跳变起动，确定DUT处于稳定的室温温度。用24V±0.2V向DUT的所有相关输入供电60min±10%。

对于24V系统，

T= (Tmax-20 °C ) 试验， 模拟发电机调节器失效的条件。在热空气加热箱中将DUT加热到T= (Trnax-20 °C )。用36V±0.2V向DUT的所有相关输入供电60min±10%。

「ISO 16750-2叠加交流电压 」

测试模拟直流供电下的纹波电压。ISO 16750-2定义测试不同的AC电压峰峰值1V/2V /4V，分别对应不同的严酷度（依次1/4/2，严酷度3仅针对24V电源系统），扫描频率50Hz25kHz，叠加交流电压后的电源电压峰值为16V ，电源内阻50mΩ100mΩ。

「ISO 16750-2供电电压的缓升缓降 」

供电电压缓升缓降是模拟蓄电池逐渐放电和充电的过程。测试过程中同时对DUT有效输入端进行下列试验，按(0.5±0.1)V/min 的线性变化率或步长不大于25mV，将供电电压由Umax降到0V，然后从0V升到Umax。缓升缓降过程不要求DUT可以一直正常地工作，但要求设备在这种状况下不至于损坏，并在供电恢复正常时继续工作。

「ISO 16750-2电压瞬态变化 」

电压瞬态变化，相比于缓升缓降的电压值变化更加迅速，包括了以下几点：

1、电压中断，供电电压瞬时下降时，模拟另一电路内的常规熔断器元件熔化时造成的影响。

针对12V系统，

针对24V系统，

2、电压微跌重置，检验在不同的电压微跌下DUT的复位性能，适用于具有重置功能的设备。（例如，装有一个或多个微控制器的设备）。

供电电压从Umin降5%到0.95Umin。保持该电压5s。电压上升到Umin。至少保持10s并进行功能试验。然后电压降至0.9Umin，重复做一遍试验。继续按上图所示，以Umin的5%为一级直到0V。然后再将电压升到Umin。

3、启动轮廓，检查电源不稳和不稳之后的DUT动作情况，一般是汽车启动前和启动后的特性。

标准要求测试10次，每次循环间隔1~2s。详细测试规范定义不同应用对应四个测试等级，不同等级的电压值和持续时间略有差别。

AMETEK CTS ISO 7637测试系统对汽车电子零部件瞬态发射等级和瞬态抗扰度能力进行测试，满足 ISO 7637-2、ISO 7637-3标准以及各车厂的测试要求。该系统集成了ISO 7637瞬态抗扰度测试仪、瞬态发射测试仪及电池模拟器。适用于各大车厂针对各种汽车电子设备的瞬态测试。

汽车电子瞬态抗扰度测试系统以NSG 5500测试主机、+ ARB Option任意波发生器测试主机为核心，配合Teseq的MT 5511微脉冲发生器、抛负载发生模块LD 5550以及PA 5840功率放大器和容性耦合钳、电流注入钳等附件，利用AutoStar 7全自动测试软件，实现相应的ISO 7637-2瞬态抗扰度测试。

• 模块化设计，采用 GEMINI结构

• 完全符合ISO 7637-2/ ISO 7637-3标准要求和绝大多数车厂测试要求

• PA 5840提供高达150kHz带宽的频率响应

• 具备波形克隆（Clone）功能，可克隆波形频率范围DC-500kHz

• 真正全面的任意波形发生系统

• 微中断测试模块能够满足微中断测试，开关时间小于1us。中断持续时间最小达1us

• 具有独有的被测品电压和电流实时监控和自动补偿功能

• 通过扩展可以满足SAE和FORD、GM标准中要求的磁场测试和低频传导正弦波的测试功能

• 具有独有系统紧急开关和人体安全保护装置

• 可以扩展到4通道同步信号输出功能，可以满足FORD CI230等试验的特殊要求

• 测试系统带载能力强：能够提供直流100A的供电能力

• 可实现自由编程，各种复杂波形轻松实现

AMETEK CTS这套7637系统是属于可以盲选的，国内诸多汽研机构和整车厂都在用，测测不夸张的讲：

说标准历经几次改版，像NSG 5500等型号“尚能饭否”？难道和那个A字头热水器品牌一样，可以用“半个世纪”？

审核编辑 黄宇