汽车电子ISO 16750标准电气部分及设计注意点

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汽车电子产品是目前电子行业较为火热的行业，大量的智能汽车电子产品进入汽车，汽车电子设备的可靠性变得越来越重要，特别是前装的汽车电子产品。

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其中ISO16750标准(或是基于该标准的其他类似标准)为众多车厂所必须要求的，ISO16750 zhge 是前装设计的重要需求，对应国标是GB/T 28046。汽车电子产品一个重要的可靠性电气环境适应性，这个标准的第二部分就是电气负荷部分。

ISO 16750标准包含5个部分:

ISO16750 ： Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment
⎯ Part 1: General
⎯ Part 2: Electrical loads
⎯ Part 3: Mechanical loads
⎯ Part 4: Climatic loads
⎯ Part 5: Chemical loads

本文主要对是ISO 16750 Part2 电气负载部分进行精辟解读，并给出设计注意点。

概览

Part2 电气负荷部分，主要有 11 项测试和要求。分别如下：

1 、通用

2、直流供电
3 、过压
4、叠加交流电压
5、缓慢升降电压
6、电压中断
7、反向电压
8 、参考接地和供电补偿
9、开路
10、短路
11、耐压
12、绝缘电阻

下面章节分项目具体说明。

1、通用:

如果没有其他规定， 公差如下:

频率和时间： ±5 %

电压： ±0.2 V

电阻： ±10 %。

2、直流供电：

对设备施加最大，最小电压，进行测试，时间没有做限制，测试能完成就好。
要求：所有功能完全正常，满足 classA 要求。

这一项就大大超过一般设计人员的预期，按最严苛的，12V供电，要在6~16V输入电压下持续正常工作; 24V供电，10~32V能持续正常工作。

这一项就大大超过一般设计人员的预期，按最严苛的，12V供电，要在6~16V输入电压下持续正常工作; 24V供电，10~32V能持续正常工作。选择入口处的电源芯片时，必须要满足该输入条件。

3、过压：

12V 供电：高温 16V （ 60 分钟），常温 18V （ 1 分钟）；
高温：是指最高设计温度 Tmax-20°C
项目 1 ：
在高温下，对设备供电 16V ，持续时间 60 分钟，进行测试。
要求：所有功能完全正常，满足 classA 要求。
项目 2 ：
在常温下，对设备供电 18V ，持续时间 1 分钟，进行测试。
要求：要求满足 Class B 标准，即功能正常，个别指标可以有偏差，恢复到常温，所有功能正常。
24V 供电：高温 36V(60 分钟）
项目 1 ：
在高温下，对设备供电 36V ，持续时间 60 分钟，进行测试。
要求：所有功能完全正常，满足 classA 要求。

这里的高温是指，Tmax-20℃。

这一项对于电源入口的芯片来说，就更加严格了，相当于工作电压门限又变高了。

4、叠加交流电压：

12V ：最大 4V 正弦电压 ( 最高不超过 16V)50~25KHz ， 120s ， 5 个周期；

24V ：最大 10V 正弦电压 ( 最高不超过 32V)50~25KHz ， 120s ， 5 个周期 ;

要求：所有功能完全正常，满足 classA 要求。

这一项，是模拟叠加的干扰电压，如果选用宽压工作芯片，结合防反二极管(后面有需求)，加上电感和电容组合的滤波网络，就可以满足。

5、缓慢升降电压：

从最小电压下降到 0V ，和从 0V 升到最小供电电压，斜率 0.5V/ 分钟，或者采用阶梯电压，每个阶梯不超过 25mv ；
12V 供电：最小电压 6V
24V 供电：最小电压 10V
要求：在供电范围内，功能完全正常，满足 classA 标准，不再范围可以不正常，恢复后，要求正常。

缓慢升降的输入电压，可能会造成后级电源输入严重振荡，必须要有一定使能滞回门限功能，可以通过扩大EN，或者UVLO的门限来满足。

6、电压中断：
A 、随机跌落： 12V ：由 6V 跌落到 4.5V ， 24V ： 10V 跌落到 9V ，时间不超过 10ms ；

要求：功能完全正常，指标可以有偏差，满足Class B标准；

B 、反复跌落： 12V ：由 6V 开始， 24V ：由 10V 开始，每次跌落 5% ，跌落后保持 5S ，然后恢复到 6V 后至少 10S ，进行功能测试，反复跌落，直到 0V ；

要求：恢复后所有功能正常，满足ClassC标准；

C 、启动曲线：模拟电源启动特性曲线测试；

模拟汽车启动的电压曲线，进行测试。
要求：启动测试过程中，所有功能完全正常。
启动时的电压波形也不同，标准分为了4档。
I档和IV档主要是针对热启动工况，根据蓄电池的情况，分为了两档。
II档和III档主要针对冷启动工况，根据蓄电池的情况，也分为了两档。

D 、负载卸载：模拟甩负载的电源特性曲线；

模拟汽车甩负载时的供电曲线，对设备进行测试。
分二种情况，一种是无甩负载抑制，一种是有甩负载抑制。
要求：启动测试过程中，大部分功能正常，但是恢复后，所有功能完全正常，满足ClassC标准。

7、反向电压：

12V施加14V的反向电压，24V施加28V反向电压，时间1分钟；

case1：12V供电：施加4V的反向电压到相关的输入端子，时间1分钟；

case2：12V供电：施加14V的反向电压到相关的输入端子，时间1分钟；
24V供电：施加28V反向电压到相关的输入端子，时间1分钟；

要求：更换保险丝后，所有功能正常；

这里虽然要求更换保险丝后，所有功能正常，这个保险丝是指汽车上的供电可更换保险丝。但是如果我们保险丝在板子上，则不允许拆机更换。所以必须要加上防反二极管。

8、参考接地和供电补偿：

这个项目需要客户与供应商直接协商决定。
设备正常连接，依次对各个地和电源施加1V的电压，进行测试。

要求：测试过程中，功能完全正常。

9、开路：

项目1：单线断路测试
先供电，然后断开10s，再回复；断开所有的连接（包括电源和信号）10s，再恢复；

项目2：多线断路测试
先供电，然后断开10s，再回复；断开所有的连接（包括电源和信号）10s，再恢复；

要求：恢复到正常后，功能测试完全正常，满足ClassC标准。

这个当设备有保护地连接时，如果保护地与地之际有小电阻导通，并且降额不够，可能断开地时，仍然在工作，电流损坏电阻。

还有一方面考虑，就是电源正极线断开后，正极线可能跌落到0电位，由于电容储电，会对正极线会形成反向电压，电压为输入电压。上面串接的器件，反向耐压要满足要求。

10、短路：

项目1：信号短路测试
短接相关的输入和输出信号，施加最高电压(12V供电是16V，24V供电是32V)进行测试。
短接的输入，输出信号，由供应商和客户一起确定。

项目2：负载短路测试
对系统和部件的负载电路进行短路测试，规范上面没有说的很明白，我理解的情况是：
1、像外接USB口，短接供电的5V；
2、外接的摄像头供电，短接外接的摄像头电源；

要求：恢复到正常后，功能测试完全正常，满足ClassC标准。
如果使用保险丝的，要求更换保险丝后，功能完全正常，满足ClassD标准。

11、耐压：

这个测试确保电流隔离电路的介电耐压能力。
此测试只适用于包含感应元件(如继电器、电机、线圈)或连接到有感应负载的电路的系统/元件。

设备要求完成ISO16750-4中的湿热循环实验，并在湿热箱中保持0.5小时。

设备处于湿热空气中，使用500V的交流电压（50~60Hz)，施加在如下地方，进行测试，时间60s。
—具有电隔离的端子;
—具有电隔离的导电表面的端子和外壳;
—端子和绕在外壳 (如金属箔、球浴)的电极，在有塑料外壳的情况下。

要求：功能状态应最低达到ISO 16750-1定义的C级。 既不发生介质击穿，也不在试验过程中应发生闪光。

12、绝缘电阻：

该测试确保所需的最小欧姆电阻值，以避免电隔离电路和DUT的导电部件出现电流。
此测试只适用于包含感应元件(如继电器、电机、线圈)或连接到有感应负载的电路的系统/元件。

设备要求完成ISO16750-4中的湿热循环实验，并在湿热箱中保持0.5小时。

设备处于湿热空气中，使用500V的交流电压（50~60Hz)，施加在如下地方，进行测试，时间60s。
—具有电隔离的端子;
—具有电隔离的导电表面的端子和外壳;
—端子和绕在外壳 (如金属箔、球浴)的电极，在有塑料外壳的情况下。

要求：测试绝缘电阻应大于10MΩ；

后面这2项，一般的低压供电电子产品无须测试。

总结

针对ISO16750标准，对电源入口电路，负载保护电路等都有影响，这里列举了部分，后续要根据实际情况，继续完善。

1、芯片耐压：
一级电源工作电压：12V：6~16V，24V：10~32V，实际选型，应该要超过这个值。

2、考虑电压跌落：
启动时， 12V最低跌落到3V，24V最低跌落到6V，时间最长50ms，还有上升到工作电压时间50ms，实际设计需要增加大电容保证不低于200ms的工作。

3、电源入口，需要增加防反二极管，反向耐压要大于14V（12V供电），28V(24V供电）；

4、电源入口，要考虑甩负载的高电压，12V时，101V，24V时，202V，时间长度400ms，需要增加吸峰电路，大功率的TVS管。
电路实现方式较多，主要吸峰电路耐压100V以上。

5、考虑启动时，在工作电压附近的持续振荡影响，电路要增加滤波电路。

6、外接负载供电的保护电路，需要增加PTC或者过流自锁电路。