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汽车电子系统在运行过程中，开关，继电器、固态开关、汽车主开关的闭合和关断会产生瞬态现象。

模拟开关过程中产生的瞬态现象，重点研究负脉冲（3a）和正脉冲（3b）对模块的影响，确保模块在瞬态条件下仍能正常工作。

瞬态现象的产生机制

开关过程的影响

当模块内部的继电器、固态开关或汽车本身的开关进行闭合或关断操作时，电路中的电流和电压会发生快速变化。

线束分布参数的作用，分布电容，线束中的导体之间存在电容效应，会存储电荷。分布电感，线束中的电流变化会产生自感电动势。

这些分布参数在开关过程中会引发瞬态电压和电流的变化，浪涌脉冲的产生，由于分布电容和电感的存在，电源端会产生大量的浪涌脉冲，这些脉冲可能对模块造成干扰或损坏。

脉冲3的特性与要求

脉冲3的定义

脉冲3是叠加在正常电压下的暂态浪涌，具有以下特点：

幅值，高于正常工作电压。持续时间，较短。叠加特性，与正常电压同时存在。

模块在脉冲3的作用下仍需正常工作，这是设计中的关键点。设计者需确保模块的抗干扰能力和稳定性。

线束分布参数的详细分析

分布电容和电感的数值

线束的分布电容和电感值通常较小，但对瞬态现象的影响不可忽视。

脉冲的参数

持续时间，100μs。上升时间，5ns（脉冲从低电平上升到高电平所需的时间），这些参数表明脉冲是高速、低能量的瞬态信号，脉冲对模块的影响，逻辑功能误动作：高速、低能量的脉冲可能引起模块内部逻辑电路的误触发或误判，潜在损坏，虽然能量较低，但频繁的瞬态脉冲可能加速模块的老化或损坏。

主要是模拟由开关过程引起的瞬态现象,分为负脉冲3a和正脉冲3b。在模块内部的继电器、固态开关和汽车本身开关闭合和关断的过程中,由于线束的分布电容和分布电感的影响,使得电源端会产生大量的浪涌脉冲,如图所示。

脉冲3是叠加在正常电压下的暂态浪涌,因此对于此脉冲来说,模块仍旧需要正常工作,这是一个比较特殊的地方,需要设计者注意。 如图所示,线束的分布电容和电感的值通常都很小,持续时间为100μs,上升时间为5ns。它是一系列高速、低能量的小脉冲,常能引起模块内部的逻辑功能产生误动作。

该实验是模拟内燃机的起动电机或打开大的负载电路通电时产生的电源电压的降低,不包括启动时的尖峰电压,如图所示。当很大的负载通电时会需求一个很大的电流,使得整个电池电压降低,这个过程是跌落电压至原有的一半,持续时间很长,为几秒至几十秒的跌落过程。电子模块在电压跌落过程中可能产生误动作情况,内部MCU有可能出现数据丢失和程序紊乱的情况。这种波形出现的现实情况是:在启动引擎时,特别是在寒冷天气、电池没有充满的情况下,机油变得非常粘稠,引擎需要提供更大的扭矩。启动过程中需要电池提供更大的电流,较大的电流负载会导致电源电压跌落的波形。

事实上ISO7637-2和ISO16750-2中有类似的波形设定,两者幅度不同,另外内部还有一段叠加的交流干扰。往往需同时考虑这两个波形,在实验中采取一种波形完成操作。某些时候,带有强制记忆型的模块,就需要始终保持这个过程中的模块稳定。

如图所示,从持续的时间来看,这是一个较长的过程,需要做好充分的计算和准备。

总结：

实验模拟汽车电子系统中开关过程引发的瞬态现象，重点研究负脉冲3a和正脉冲3b对模块的影响。在继电器、固态开关及汽车主开关的闭合与关断时，电路电流和电压快速变化，线束的分布电容和电感引发瞬态电压和电流变化，导致电源端产生浪涌脉冲。其中，脉冲3叠加在正常电压下，模块需在此条件下正常工作，对设计提出高要求。此外，实验还模拟了启动大负载电路时的电压跌落现象，此过程持续时间长，可达几秒至几十秒，会导致电源电压降低至原有的一半，可能引发电子模块误动作，MCU数据丢失和程序紊乱。此现象常见于寒冷天气下启动引擎时，因机油粘稠，引擎需更大扭矩，导致电池提供更大电流负载，进而引发电压跌落。实验需参照ISO7637-2和ISO16750-2标准，考虑波形设定及叠加的交流干扰，确保模块在瞬态条件下的稳定性和可靠性。