Load Dump 深度 — ISO 7637-2 Pulse 5b 87V/400ms

下图把 87V × 400ms 波形 + 抑制方案一次说清:

3 个观察:

• 上升 5-10 ms + 持续 400 ms + 下降 50 ms
• 能量 4-50 J(根据 Rload)
• 3 大方案中 TVS + SBC 双重保护 是 EV 标配

抛负载根源:

• 燃油车场景:发电机给 12V 电池充电,电池突然断 → alternator 仍发电 → 电压冲到 87V
• 电流路径:alternator → battery (断) → 全车 ECU
• 能量来源:alternator 旋转 + 内电感储能
• 持续时间:直到 alternator regulator 把励磁电流降下来 (~400ms)

ISO 7637-2 定义两类 load dump:

EV 用 5b(假设车辆有 regulator)。Pulse 5a 已少用,5b 是主流测试。

LV124 把 load dump 列为 E-05 测试:

• 类似 ISO 7637-2 Pulse 5b
• 87V → 35V × 400ms
• 严格要求 ECU 不损坏 + 不 reset

Pulse 5b 能量推算:

• $Vclamp$ = 35V (clamped)
• $Vnominal$ = 12V
• $\Delta V$ = 23V
• 持续 $t$ = 400 ms
• ECU 输入阻抗 $RECU$ ≈ 10-100 Ω
• 能量 $E=\Delta V^2\times t/R=23^2\times 0.4/10=21J$

ECU 内部 TVS 必须吸收 ≥ 21 J。

TVS 是第一道防线:

SBC 是第二道防线:

EV 与燃油车 load dump 5 个差异:

ASIL D Load Dump 验证清单:

• ISO 7637-2 5b 测试 — Vpeak 87V → 35V × 400ms,ECU 不损坏 + 不 reset
• LV124 E-05 — 大众 / 宝马项目必跑
• 温度循环 + load dump — -40℃ / 25℃ / 85℃ 各跑
• 重复 load dump — 间隔 10s 重复 100 次
• ECU 输出验证 — load dump 期间 PWM / SafeState 状态保持

国产 load dump 抑制现状:

• 国产 TVS:JCD半导体 SMDJ40A / 长晶科技,价格降 30%
• 国产 SBC clamp:核芯互联 CXLD9788 支持 50V,HSBC 支持 65V
• 国产抑制能力 ≈ Tier 1,但 cert 跟不上

ECU load dump 设计 6 点:

• TVS 紧贴 Vbat 入口 (< 5mm)
• TVS 后串小 inductor (1-10μH) 抑制 dV/dt
• SBC 输入耐压 ≥ 40V datasheet
• bulk Cap 选高压款 (50V Polymer)
• 走线短 + GND 完整 减小 Lparas 振铃
• 量产端 100% TVS hi-pot 测试

Load Dump 是 ECU 鲁棒性的硬考题 — 87V × 400ms × 21J 能量直接打到 12V 输入,所有 ECU 必须撑住,不损坏 + 不 reset。TVS (SMDJ40A) + SBC 内置 clamp (MC33907 / TLF35584) 双重保护是标配,缺一不可。EV 项目仍按 ISO 7637-2 Pulse 5b 测,虽然能量略低但 OEM 不放宽。设计时 TVS 紧贴入口 + 走线 < 5mm + 全温度测试 + 重复 100 次,才算合格。