用于车载电源防反接的二极管的选择

李向林

摘 要：本文分析了ISO 7637-2 2011标准中脉冲1的特性，通过仿真测试，讨论了车载电源防反接二极管的选择，通过在仿真的验证，证明了计算的正确性。

关键词： 车载电源；防反接二极管；ISO 7637-2 2001；脉冲1

1 前言

在汽车进行装配或者修理的过程中，如果操作不熟练或标识不清晰，引起不良电池操作，可能会造成极性反接的情况，这样会使得汽车相关控制器受到反向电压的冲击，导致显性或隐性的损坏。

为了满足车载电源防反接的要求，还要满足ISO 7637等测试的要求，就需要因此工程师需要通过分析计算来确定电路参数，提高电路的稳定性。

2 简介

2.1 防反接二极管简介

车载电源的防反接方式通常采用串联二极管，对二极管的参数选择时，还要考虑ISO 7637的测试要求，预留较多的余量。

因为二极管有一定的压降，造成这种方案的缺点之一就是二极管会消耗一定的功率，在这种情况下，压降小的肖特基二极管成为了这种应用的首选器件。

2.2 ISO 7637-2 2011标准中的脉冲1简介

ISO 7637-2标准全称为“道路车辆 由传导和耦合引起的电骚扰-电源线瞬态传导”，这个标准规定了安装在乘用车及12V电气系统的轻型商用车或24V电气系统的商用车上设备的传导电瞬态电磁兼容性测试的台架试验，包括瞬态注入和测量。本部分还规定了瞬态抗扰性失效模式严重程度分类。

ISO 7637-2标准提供了5种类型的脉冲，包括脉冲1，脉冲2a，脉冲2b，脉冲3a，脉冲3b。本文中主要讨论ISO 7637-2 2011标准中脉冲1的相关测试。

脉冲1：描述的是“由于电源从感性负载断开而产生的瞬时脉冲”，如图1所示。

3 仿真

所绘制的仿真原理的结果如图2所示。

红色线表示输入信号，即脈冲1的波形，蓝色线表示二级管管输出的波形，其中黑色面积部分就是二极管消耗的功率。按照脉冲1的参数，我们可以看出，持续时间为1mS，二极管的反向电流If=（Vsurge + Vbat）/Ri，计算可得If=16A，二极管的反向电压为150V，二极管耐受的能量E=1/2×U×I×T=0.5×150×16×1=1.2焦耳。也就是说要求二极管可承受的单次脉冲的雪崩能量大于1.2焦耳即可满足试验要求。

根据以上计算，我们选择了ST公司的二极管，型号为STPS3150，该二极管的雪崩功率降级与脉冲持续时间关系如图3所示。

根据ST公司的应用笔记《AN1768》Z的计算，并且从以上的数据我们可以看出，当脉冲的时间为1mS时，对应的雪崩能量P=0.035*10*150*80*0.001=4.2焦耳，大于1.2焦耳，因此选择的二极管满足要求，符合脉冲1的试验，可确保良好的车载电源反接护能力。

4 结论

本文分析了ISO 7637-2 2011中脉冲1的特性，通过仿真，根据特性讨论了在汽车应用中的如何选择二极管的参数，才能保持低功耗的同时又可以通过ISO 7637-2的测试。选择了ST公司的STPS3150，分析了该器件的雪崩性能，最后认为满足设计要求，可以用于实际应用。

参考文献：

[1] 赵玉贵，车用雪崩整流二极管反向重复峰值浪涌电流测测试，汽车电气，2003（4），56～58.

[2] 车载电源防反接和ISO7637标准，广州致远电子.

[3] STPS3150 datasheet，ST公司官网.

[4] AN1768应用笔记，ST公司官网.