TVS管在汽车电子电源线保护中的设计实践-ASIM阿赛姆

阿赛姆电子 | 2025-11-27 09:27:31 阅读：21

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一、汽车电源环境挑战

汽车电子设备工作在极端恶劣环境，电源电压波动范围达9V-36V（乘用车），瞬态威胁包括：

负载突降（Load Dump）：12V系统浪涌电压达87V，持续400ms
继电器切换：产生±150V尖峰脉冲
ISO 16750-2标准：模拟5b波形浪涌可达202V

二、TVS选型计算模型

1. 反向截止电压确定对于12V系统：VRWM ≥ 12V × 1.2 = 14.4V 推荐选用VRWM=15V的TVS管

2. 峰值脉冲功率计算能量公式：E = 0.5 × L × Ipp² ISO 16750-2 5b波形：L=10mH，Ipp=40A E = 0.5 × 10×10⁻³ × 1600 = 8J 要求TVS峰值脉冲功率 Pppm > 8J × 1.8 / 400ms = 36W 实际选型需留50%余量，故选≥54W

3. 钳位电压验证后级ECU芯片耐压通常为40V 要求Vc < 40V × 0.8 = 32V

三、阿赛姆汽车级TVS产品

阿赛姆SM8S系列符合AEC-Q101认证，专为汽车电源保护设计：

SM8S24A：VRWM=24V，Vc=38.9V@100A，Pppm=6600W（10/1000μs）
SM8S36A：VRWM=36V，Vc=58.1V@100A，工作温度-40℃~150℃
ASD12N系列：12V系统专用，Rds(on)优化25%，通过ISO 16750振动测试

实测案例：某车载信息娱乐系统在27V负载突降测试中，采用SM8S24A后，后级电路残压仅为28.5V，ECU工作正常，通过ISO 16750-2全部测试项。

车规.png

四、两级防护架构设计

第一级：甩负荷TVS（Load Dump TVS）

位置：靠近发电机/电池输入端
选型：Pppm≥3000W，Vc≤40V
推荐：阿赛姆SM8S系列

第二级：次级保护TVS

位置：各ECU模块电源入口
选型：Pppm≥500W，Vc≤后级芯片耐压
推荐：阿赛姆SMAJ系列

两级间串联10Ω电阻或铁氧体磁珠，可限制浪涌电流上升速率，实测使TVS实际IPP降低40%。

五、可靠性验证要求

汽车级TVS必须通过：

AEC-Q101认证：1000小时高温工作寿命（HTOL）
ISO 16750-2：5a/5b波形浪涌测试
ISO 7637-2：脉冲1-5b瞬态传导抗扰度
温度循环测试：-40℃~150℃，1000次循环

阿赛姆SM8S系列FIT率（失效率）<1ppm，满足10年生命周期要求。

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