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拋負載

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拋負載(英語:Load Dump)或稱為負載突降,顧名思義,指的是突然斷開功率負載。負載切換瞬變是需要高度重視的電氣危害,因為突然斷開負載主要會造成電源或主線上其他設備故障,也可能使電感性發電機電壓突增。

汽車電子中,各種電子控制單元和發電機之間,會有一個蓄電池。正常情況下發電機給蓄電池充電,但是當線束老化或者接觸不良時,就會碰到電池與電路斷開的情況。這時候發電機輸出端會產生一個浪涌電壓,由於這個浪涌電壓的電壓非常高,持續時間非常長,就會對終端的各種電子控制單元造成很大的損害,這種情況稱之為拋負載。[1]一般浪涌的峰值電壓可以達到120V,最長可以持續400毫秒。[2]通常12V汽車電氣系統拋負載保護至40V,24V汽車電氣系統拋負載保護至60V。

概述

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發電機繞組擁有較大電感值。汽車蓄電池充電過程中充電電流較大,電流大小由勵磁繞組中的電流控制。充電時斷開電池會導致發電機負載電流驟降,然而勵磁電流相應速度慢,無法快速減小,發電機產生的電流無法驟降,電壓快速攀升,迅速超過正常工作電壓。

拋負載產生的瞬態高壓峰值電壓由多個因素影響。發電機轉速、斷開前充電電流均會顯著改變拋負載高壓。在汽車電子中,與發電機直接相連的負載都會直接受到其影響,損壞半導體期間,因此汽車上的動力總成、電池管理系統防抱死系統安全氣囊、引擎啟動開關、24V系統、照明、娛樂信息系統、儀錶板直流-直流轉換器等在設計時均需要考慮到拋負載保護,避免拋負載危害。瞬態電壓抑制二極管壓敏電阻等元器件可以耐受和吸收瞬態高壓,通常被用來保護負載。

針對拋負載影響,汽車行業制定了一系列行業標準。ISO 7637-2SAE J1113-11[3]明確了車載電子元件需要耐受的拋負載瞬態高壓波形。ISO 16750-2為車載電氣和電子裝備通常會遭遇的電氣環境條件,其中5a和5b兩種測試標準要求對拋負載情況進行測試。測試項目5a的測試脈衝最為嚴重,在12V系統中,測試電壓區間為79V到101V,而內阻的範圍為0.5歐到4歐,浪涌電壓作用時間為40毫秒到400毫秒。[1]

定子繞組也會產生瞬態電壓,不過電壓相對較小,持續時間較短,釋放的能量也更少。

參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 为什么我们要重视汽车的抛负载保护问题. 李壽鵬. 2018-01-11 [2019-10-08]. (原始內容存檔於2019-10-08). 
  2. ^ Load Dump and Cranking Protection for Automotive Backlight LED Power Supply (PDF). Texas Instruments. March 2015 [2019-10-08]. (原始內容存檔 (PDF)於2020-09-27). 
  3. ^ 存档副本. [2019-10-08]. (原始內容存檔於2008-03-08).