對于做汽車電子硬件設計的工程師來說，ISO7627-2這個標準是絕對不會陌生，這個測試項目就是電源線瞬態傳導抗擾度，只因為電源線瞬態傳導抗擾度的這幾個測試波形太出名了，分別是波形1，2a，2b，3a，3b，4，5a，5b（如下截圖是從ISO7637-2 2004版中截取的，在2011版的ISO7637中波形1和2a這兩個的測試脈沖數已經改成500了）。

對于從1到4的幾個波形，基本上都是一些時間極短的脈沖，雖然正負電壓的幅值很高，但是能量很小，基本上電路上不用做太多特殊的防護，單靠一般的電源芯片的電氣特性就能防護下來，而對5a，5b波形，就需要做專門的應對了，而應對方法就是增加一個防浪涌的TVS管了。

在介紹TVS選型的時候，先簡單的介紹一下5a和5b這兩個波形。

波形5的名稱又叫做拋負載測試，在ISO16750-2中有定義，這個測試是對負載突降瞬態的模擬，該負載突降是在交流發電機產生充電電流且此時交流發電機電路上仍有其他負載的情況下斷開放電電池的情況下發生的；負載突降幅度取決于交流發電機的速度以及電池斷開時交流發電機勵磁的水平。這就是我們的5a波形的來歷了。

當不良接觸點1突然斷開，G2又在發電，這時候DUT的3就承受了一次完整的拋負載。（這個工況可能比較少見，但是在一些賽車運動中，為了盡可能的減少車身重量，在車輛完成啟動后，是會把蓄電池拆下來的）

拋負荷脈沖的持續時間主要取決于勵磁電路的時間常數和脈沖幅度。在目前大多數新的交流發電機中，都會通過添加限制二極管來抑制（鉗位）負載突降幅度。將脈沖的最大電壓值限制在35V，這就是5b波形的來歷了。（下面這個電路圖就是5b波形的由來了）

由此來說，5a波形的嚴酷程度肯定是遠超5b波形的，更高的幅值帶來的是更高的能量，因此吸收這么大的能量，需要更大功率的TVS二極管來進行電源輸入口的保護了。

那進入到今天的正題，怎么選擇TVS的功率？首先就要搞清楚脈沖的能量有多大。

根據在ISO7637-2中的定義，最嚴苛的參數肯定是電壓幅值最高，持續時間最長。那取值為Us=87V，Td=0.4s。

5a波形的方程式為：

其中：

Uo為波形發生器的開路電壓；

Ri為波形發生器的內阻；

RL為波形發生器的負載電阻；

由此可以推導出波形發生器瞬時電流就是電壓除以負載電阻，公式如下：

這樣，波形發生器的瞬時功率就是P=U*I：

那么波形的能量就是功率在時間上的積分：

對于以上公式的化簡結果就是下面這個，一個完整波形的能量公式：

我們取值Ri=RL，這樣的話Uo=2Us。根據ISO7637-2中的結論，內阻和負載電阻都取2Ω的時候是一個最優的選擇，對線束和連接器的影響都可以忽略。

在標準里面，定義的5a波形的參數如上圖所示，Us取96V，波形的定義為100V±10V。Td的時間是400ms±80ms。

按照中位值帶入到公式中去計算：

計算的結果是We=434.78W。

我們把所有參數都按照最大的上偏差來計算，這樣的話：

計算出來的結果為We=631.3W。

根據上面一堆公式，我們可以得到一個完整的5a的波形的能量最大是631.3W。但是在實際應用中，TVS會將電路鉗位在一定的電壓以上（一般選用鉗位電壓為30V的TVS二極管），這樣的話，TVS所承受的功率肯定是小了很多。通常選擇一個600W的TVS是綽綽有余了。

那現在市面上的發電機也是越來越多的加入了防浪涌的措施，在新款的汽車上或者新能源汽車上，由發電機產生的浪涌都在35V以下或者沒有浪涌（需要考慮新能源汽車DCDC的輸出干擾）。

我們甚至可以考慮選用更小功率的TVS來降低成本，不過計算終歸是理論計算，在我們選擇600W或者更低的400W的TVS的時候，可能由于板內的感性負載等各種復雜的情況，最終的評判還是需要交給試驗。

以上公式在ISO7637-2標準的附錄部分都有呈現，我僅僅只是做了一個搬運工，好奇的來計算一下TVS的選型是否具有理論上的計算來支撐。

審核編輯：劉清