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標準中脈沖1的特性，通過仿真測試，討論了車載電源防反接二極管的選擇，通過在仿真的驗證，證明了計算的正確性。

關鍵詞： 車載電源；防反接二極管；ISO 7637-2 2001；脈沖1

1 前言

在汽車進行裝配或者修理的過程中，如果操作不熟練或標識不清晰，引起不良電池操作，可能會造成極性反接的情況，這樣會使得汽車相關控制器受到反向電壓的沖擊，導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等測試的要求，就需要因此工程師需要通過分析計算來確定電路參數，提高電路的穩定性。

2 簡介

2.1 防反接二極管簡介

車載電源的防反接方式通常采用串聯二極管，對二極管的參數選擇時，還要考慮ISO 7637的測試要求，預留較多的余量。

因為二極管有一定的壓降，造成這種方案的缺點之一就是二極管會消耗一定的功率，在這種情況下，壓降小的肖特基二極管成為了這種應用的首選器件。

2.2 ISO 7637-2 2011標準中的脈沖1簡介

ISO 7637-2標準全稱為“道路車輛 由傳導和耦合引起的電騷擾-電源線瞬態傳導”，這個標準規定了安裝在乘用車及12V電氣系統的輕型商用車或24V電氣系統的商用車上設備的傳導電瞬態電磁兼容性測試的臺架試驗，包括瞬態注入和測量。本部分還規定了瞬態抗擾性失效模式嚴重程度分類。

ISO 7637-2標準提供了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標準中脈沖1的相關測試。

脈沖1：描述的是“由于電源從感性負載斷開而產生的瞬時脈沖”，如圖1所示。

3 仿真

所繪制的仿真原理的結果如圖2所示。

紅色線表示輸入信號，即脈沖1的波形，藍色線表示二級管管輸出的波形，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，我們可以看出，持續時間為1mS，二極管的反向電流If=（Vsurge + Vbat）/Ri，計算可得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焦耳即可滿足試驗要求。

根據以上計算，我們選擇了ST公司的二極管，型號為STPS3150，該二極管的雪崩功率降級與脈沖持續時間關系如圖3所示。

根據ST公司的應用筆記《AN1768》Z的計算，并且從以上的數據我們可以看出，當脈沖的時間為1mS時，對應的雪崩能量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，可確保良好的車載電源反接護能力。

4 結論

本文分析了ISO 7637-2 2011中脈沖1的特性，通過仿真，根據特性討論了在汽車應用中的如何選擇二極管的參數，才能保持低功耗的同時又可以通過ISO 7637-2的測試。選擇了ST公司的STPS3150，分析了該器件的雪崩性能，最后認為滿足設計要求，可以用于實際應用。

參考文獻：

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

[2] 車載電源防反接和ISO7637標準，廣州致遠電子.

[3] STPS3150 datasheet，ST公司官網.

[4] AN1768應用筆記，ST公司官網.