表1. 汽车电子中常见有害的电源瞬态
各家厂商的测试标准也逐渐形成统一的国际标准，本文简要介绍 ISO 标准中对汽车电子设备电源测试的要求，具体包括 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 中所阐述的汽车电源中可能遭遇的恶劣条件，如负载突变、电池反接和过压等场景下对应的电源测试要求。
ISO 7637-2
ISO 7637 全称 Road vehicles -- Electrical disturbances from conduction and coupling，是一项针对 EMC 的测试标准，标准分三大部分：
- ISO 7637-1:2015 -Definitions and general considerations
- ISO 7637-2:2011 -Electrical transient conduction along supply lines only
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ISO 7637-3:2016 -Electrical transient transmission by capacitive and inductive coupling via lines other than supply lines
尽管是emc测试的标准，ISO 7637 也包含对电源测试的要求（ISO 7637-2）。在2011年，ISO 7637 将其中与 EMC 不相关的电源测试，例如 Load Dump 测试的 Pulse 5a, 5b 移到 ISO 16750-2，但标准中仍然保留着电源瞬态测试波形 Pulse 1, 2a, 2b, 3a 和 3b。
ISO 16750-2
ISO 16750 全称 Road vehicles -- Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment，是针对汽车电子设备环境应力测试的标准，标准分五大部分：
- ISO 16750-1:2006 -General
- ISO 16750-2:2012 -Electrical loads
- ISO 16750-3:2012 -Mechanical loads
- ISO 16750-4:2010 -Climatic loads
- ISO 16750-5:2010 -Chemical loads
本文只关注此标准中有关电源测试部分，即 ISO 16750-2。ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 针对 12V 和 24V 电源系统有不同的测试要求，本文仅讨论 12V 电源系统。表2列出的是ISO 16750-2标准中有关电源测试部分。
表2. 电源测试标准测试项目（ISO 16750-2）
下面先从电源瞬态变化“黑名单”中赫赫有名的 Load dump 说起，再逐步介绍两个标准中定义的其它测试要求。
Load Dump
Load dump，中文“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：
- 对设备的供电失效
- 感性发电机产生大电压尖峰
在汽车电子领域，Load dump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。如下图1所示，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（如图2）。
图1. 标准的3相定子绕组 + 6个整流二极管产生直流电配置
图2. Load Dump（Unclamped）
早期的交流发电机没有引入钳位设计，在Load dump的情况下，会产生高达100V的尖峰电压。如今的交流电机设计中会增加钳位设计（图3），在 12V 电源系统中，Load dump一般被钳位在 35V；而在 24V 电源系统中，Load dump一般被钳位在 60V。注意，虽然 ISO 16750-2 有规定包含钳位设计的交流电机输出电压会被钳位在35V，但各家车厂可能有自定义的最高电压标准。
图3. Load Dump（Clamped）
在 ISO 16750-2 中针对交流发电机输出是否包含钳位设计，定义了两种Load Dump电源测试波形，Test A 和 Test B，如图4所示：
- Test A—without centralized load dump suppression
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Test B—with centralized load dump suppression
图4. Load Dump电源测试波形（ISO 16750-2）
在Load dump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Load dump电源测试波形，而ISO 7637-2只要求测试一次。
在 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 中均定义了电机输出的内阻 Ri ，其值在 0.5Ω ~ 4Ω 之间，Ri可以有效抑制输出到外部电路的最大能量，如图5所示。需要注意的是，Ri在有钳位保护功能电机中是位于钳位二极管之前，也就是说，如果采用 TVS 管作为电源入口的Load Dump保护，而且钳位电压小于电机输出的钳位电压（35V）的话，必须确保该TVS管具有足够的能力吸收Load Dump所有的能量。在有的设计中，也可能在TVS管前串接电阻（图中未标出）以辅助耗散Load Dump下的能量，但串阻不仅会引起电源线上的压降，而且在设备正常工作时，它也会产生一定的功耗。
图5. 电源接口TVS保护示意图
标准测试：ISO 7637-2
在 ISO 7637-2 中定义的电源瞬态测试包括：
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PULSE 1
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。如图6所示，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。
图6. ISO 7637-2 Pulse 1
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PULSE 2A
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。如图7所示，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。
图7. ISO 7637-2 Pulse 2A
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PULSE 2B
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。如图8所示，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 。
图8. ISO 7637-2 Pulse 2B
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PULSE 3A & 3B
Pulse 3A 和 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。如图9所示，测试Setup中包括 50Ω 串阻以限制电压尖峰的能量。
图9. ISO 7637-2 Pulse 3A & 3B
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PULSE 5A & 5B
Pulse 5A 和 5B 即上文提及的 Load Dump 测试。如图10所示，对于 Pulse 5A，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（图4）。
图10. ISO 7637-2 Pulse 5A & 5B
表3列出的是 ISO 7637-2 和 ISO 16750-2 在 Load Dump 中测试参数的对比。
表3. Load Dump测试参数比较（ISO 16750-2 VS. ISO 7637-2）
在 ISO 7637-2 中有定义不同的测试等级（I - IV），其中 I 和 II 因为参数值设置较低，不符合实际情况，在改版的新标准中已删除，如表4所示。
表4. ISO 7637-2 测试等级（12V 电源系统）
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