[实用新型]一种基于防反接电路的车用抛负载防护电路

说明书

本实用新型公开了一种基于防反接电路的车用抛负载防护电路，用于对串联于供电电源的干路上的用电设备进行保护，防护电路包括单向TVS管、用于在供电电源正接时导通且在供电电源反接时断开的第一防反接开关和第二防反接开关；本实用新型可以同时满足抛负载防护需求和电源防反接需求，针对电源反接，可以利用供电电源的负电源端增加的第二防反接开关来进行抑制；针对跳线启动时的电源反接，可通过供电电源的正电源端增加的第一防反接开关来进行防护，而且由于实现了电源防反，所以抛负载防护采用贴片形式的单向TVS管即可，可减少对PCB空间的占用，布局布线更加方便，提高功率密度；降低了料本，同时贴片生产减少了插件工艺，降低了生产成本。

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，尤其涉及一种基于防反接电路的车用抛负载防护电路。

背景技术

抛负载测试(5a脉冲测试)是当前新能源汽车电控系统和电气零部件的电气性能测试(参考标准ISO 16750)中的一种。抛负载脉冲模拟的是车载发电机对供电电源(主要是低压蓄电池)持续充电时，电池瞬间断开，发电机输出的较大功率能量瞬间叠加在被测设备的电源端口时形成的瞬态大功率干扰脉冲。在电压等级不同的电源系统中，该脉冲的干扰可以高达100V和200V，上升时间约5ms，持续时间长达400ms，瞬态功率高至千瓦数量级，1分钟的时间内可能重复10次左右。为抑制抛负载瞬态脉冲的巨大能量，当前的主流的防护方案是在被测设备的电源端口增加具有较大瞬时功率的瞬态抑制二极管(TransientVoltage Suppressor，简称TVS)来对抛负载脉冲进行钳位(根据系统电源电压等级来选择具有合适钳位电压的TVS)。

TVS管分单向和双向两种，当前市面上使用的双向TVS绝大部分为插件封装，而单向TVS则主要采用贴片封装。

在正常的情况下，采用单向的TVS可以满足抛负载防护功能，其电路如图1所示。但是在电源线缆极性反接或者产生的脉冲为持续的负极性脉冲时，单向TVS在上电瞬间导通，使得电池通过导线、TVS形成短路，瞬间的大电流会烧毁线缆或者TVS，严重时会引起整车起火，这也是目前较少采用单向TVS的原因。

采用双向TVS可以避免上述问题，提高产品的可靠性，如图2所示，为采用双向TVS的电路。但是，采用双向TVS存在如下缺陷：插件封装不利于产线的贴片自动化生产；同时，考虑到引脚弯折半径，插件封装在单板上占用较大安装面积，不利于单板布局布线，不利于提高产品功率密度；并且插件封装使得单板正面和背面都无法布线。此外，该双向TVS器件需放置在端口，占用较大的单板面积，不利于EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)接口滤波电路布局设计，降低电路EMC性能。

另外，继续参考图1，考虑到汽车蓄电池的负极直接与车架连接，并且当前众多新能源零部件为了满足EMC标准，将被测设备参考地直接与机壳连接，机壳通过接地线再与车架连接搭铁。当车载电子设备的电源线缆极性被反接，或者在电池严重亏电而采用外部电池跳线启动并出现反接时，其电池的能量会经过车架，被测设备参考地与低压配线形成回路(如图1中箭头所示)，引起电源负极上串联的器件烧毁或者电子设备内部负极的电路板走线被烧毁，或者通过某些器件形成通路，引起电子器件的损坏(损坏的设备必须要更换才能满足要求)，降低了设备的鲁棒性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中采用双向TVS进行抛负载防护给生产、组装、布线带来麻烦的缺陷，提供一种基于防反接电路的车用抛负载防护电路。