汽车里电源线传导干扰那些事儿,它和信号线传导干扰都是评估车载电子模块抗干扰能力,也就是传导抗扰度的重要考量点。对电子模块来说,电源线上要是出现干扰,就相当于给电源端的电路额外加了负担,影响模块正常工作。
ISO7637 - 2标准为了全面考核车载电子模块面对各种干扰时的表现,规定了5种脉冲波形。
这5种脉冲根据特点能分成四类:
高速低能量脉冲,像脉冲2a、3a、3b就属于这一类,特点是传播速度快,但能量相对较小。
低速高能量脉冲,脉冲2b、5a、5b是这类脉冲的代表,速度慢,可能量大得很。
中等速度和能量脉冲,脉冲1就是典型,速度和能量都不算极端,处于中间水平。
直流电压变化脉冲,比如脉冲4,模拟的是直流电压突然中断或者大幅下降的情况。
重点说说这个中等速度和能量的脉冲1。它模拟的是汽车上,当电感性负载(比如车灯、喇叭这些)的电源断开时,其他电源端出现的瞬间电压变化。想象一下,你关灯或者按喇叭的时候,就可能产生这样的脉冲。而且,不管切换哪种电感性负载,都有可能出现这种干扰,所以所有车载电子模块都得防着它。
ISO组织经过大量测试和优化,确定了标准的脉冲1。它是个内阻大、电压高、前沿上升快、持续时间还长的负脉冲。为啥会出现这个负脉冲呢?因为开关断开的时候,电感里的电流不会马上消失,它会想尽办法维持原来的电流,结果就在并联的电源端产生了一个幅度很大的负电压脉冲。这个脉冲的主要能量集中在2毫秒左右的时间里,上升时间也短,所以它对电子模块的影响有两方面:一方面可能让模块功能出错,出现误动作;另一方面能量太大,还可能把模块里的器件给弄坏。
脉冲是模拟汽车上电感性负载电源断开连接时,其他电源端所产生的瞬态现象,这个脉冲将影响直接与这个电感性负载并联在一起的电子模块的工作,如上图所示。脉冲可能发生在关灯或按喇叭等操作过程中,因此脉冲1是所有的电子模块都必须考虑的一种脉冲,因为在切换任何一种电感性负载时都可能发生干扰。由ISO组织进行统计和优化出的标准的浪涌脉冲1,是内阻较大、电压较高、前沿较快和宽度较大的负脉冲。
这个脉冲发生在开关断开时,由于电感需要维持原来的电流,因此会在并联的电源端产生一个幅度较大的负脉冲波形,如图所示。
脉冲1的主要能量集中在2ms的主要时间内,且脉冲的上升时间较快,它是属于中等速度和中等能量的脉冲干扰,对电子模块兼顾了功能干扰导致误动作和器件破坏两方面的作用。由于是负脉冲,一般的反接保护电路往往能对电路进行直接的保护,双向的TVS或压敏电阻都可以吸收它的能量。福特的测试规范中引入了一种与脉冲1波形相似,但是脉冲幅度更大持续时间更短的波形,往往是由快速的关断引起的波形,并且是由于线束电感引起的波形。
总结:
电源线的传导干扰和信号线的传导干扰是传导抗扰度的两个重要方面。对模块来说,电源线上的扰动将直接对电源端的电路构成直接的负荷。ISO7637-2标准提出的5种脉冲波形实际上是综合了多方面的干扰来考核车载电子模块,可以将这些浪涌脉冲按照其特点分为:高速、低能量的脉冲,脉冲2a、3a和3b。低速、高能量的脉冲,脉冲2b、5a和5b。兼顾速度和能量两方面的中等速度和中等能量脉冲,脉冲1。直流电压中断与直流电压跌落,如脉冲4。