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車輛拋負載保護

車輛拋負載保護解決方案

在車用12 V電源系統中，電子控制單元（ECU）、DC/DC 轉換器、LED 驅動器、馬達控制模組、HVAC空調系統及資訊娛樂系統等電子設備皆共用同一條電源總線。負載切換、繼電器動作或其他瞬態過電壓事件都可能對車用電子設備造成影響，其中又以拋負載（Load Dump）最具挑戰性。

什麼是拋負載 (Load Dump) ?

當交流發電機正在為蓄電池充電時，若蓄電池因端子鬆動、連接器腐蝕或維修操作等原因突然斷開，原本由蓄電池吸收的發電機輸出能量將直接施加於車用電源總線，形成高峰值、長持續時間的過電壓脈衝，對車用電子系統造成嚴重威脅。

ISO 16750-2 標準中的拋負載測試規範

ISO 16750-2 是針對道路車輛電氣與電子設備所制定的電氣環境測試標準，主要用於評估車用電子元件及模組在實際車輛電源環境中，面對供電變動、瞬態過電壓及各類電氣干擾時的耐受能力。其中，拋負載測試為重要的電源線過電壓測試項目之一，用以模擬發電機充電期間電池突然斷開時所產生的瞬態過電壓事件。透過 ISO 16750-2 所定義的拋負載測試條件，可驗證前端保護元件是否具備足夠的過電壓保護能力，包括電壓箝位與能量吸收能力，以保護後級電子模組不受拋負載過電壓衝擊，並提升整體系統可靠性。

拋負載波形通常呈現電壓快速上升至高峰值後緩慢衰減的單向正向突波特性，其持續時間可達數十至數百毫秒。相較於 ESD 或 EFT 等奈秒級或微秒級的瞬態干擾，拋負載具有更長的脈衝持續時間與更高的能量，因此對保護元件的能量吸收能力及熱承受能力有更嚴格的要求。

ISO 16750-2 根據車輛系統是否採用集中式拋負載抑制機制，將拋負載測試分為 Test A（對應舊版ISO 7637 Pulse 5a）及 Test B（對應舊版ISO 7637 Pulse 5b）兩種測試情境。

項目	Test A	Test B
系統情境	未具備集中式拋負載抑制機制	具備集中式拋負載抑制機制
波形特性	峰值電壓較高，能量衝擊較嚴苛	經系統抑制後，峰值電壓較低
波形示意

ISO 16750-2 Load Dump 測試條件

項目	12 V 系統	24 V 系統	參數說明
Us (V)	79 ≤ Us ≤ 101	151 ≤ Us ≤ 202	拋負載測試峰值電壓
Us* (V)	35	65	經集中式抑制後的電壓
UA (V)	14	28	系統供電電壓
Ri (Ω)	0.5 ≤ Ri ≤ 4	1 ≤ Ri ≤ 8	測試產生器內阻
td (ms)	40 ≤ td ≤ 400	100 ≤ td ≤ 350	脈衝持續時間
tr (ms)	10 (+0/-5)	10 (+0/-5)	波形或脈衝相關時間參數
脈衝測試次數	10 次（每次間隔 1 分鐘）	10 次（每次間隔 1 分鐘）	波形測試次數及間隔間

興勤解決方案

貼片型高能量壓敏電阻

為什麼選擇貼片型壓敏電阻？

車用拋負載保護元件除了需要具備快速箝位能力外，更必須能承受長脈衝、高能量的瞬態過電壓。貼片型壓敏電阻具備非線性電壓－電流特性，可在正常工作電壓下維持高阻抗，當拋負載或其他瞬態過電壓產生時快速導通，有效吸收瞬態能量能量並限制過電壓，因此廣泛應用於車用電源線前端保護。

12 V 車用電源線拋負載保護用貼片型壓敏電阻

興勤的貼片型壓敏電阻 TVM6C160K453RV 尺寸為EIA 2220，專為12V車用電源保護設計，可有效降低拋負載（Load Dump）、跨接啟動（Jump Start）及其他瞬態過電壓事件對電子控制單元(ECU)、電池管理系統(BMS)、車用電源模組及低壓控制系統的影響，提升整體系統可靠性。

防護性能

TVM6C160K453RV壓敏電阻具備50J 拋負載能量承受能力，可承受10次 ISO 16750-2 拋負載測試脈衝，適用於車用電源環境中長脈衝、高能量的過電壓防護。相較於其他類型的保護元件，TVM6C160K453RV可在有限的 PCB 空間內提供更高的能量吸收能力，協助設計人員兼顧系統小型化設計與過電壓保護性能。

此外，TVM6C160K453RV 壓敏電阻在跨接啟動(Jump Start)測試條件下可承受 24.5V 電壓長達5分鐘。這使其在額定最大連續工作電壓16Vdc之外，還具備額外的耐壓能力，能夠應對外部輔助啟動、電瓶異常或其他異常供電情況下造成的短時高電壓。此產品同時具備5000A的突波電流承受能力，以及40V@10A的最大箝位電壓，可快速限制瞬態過電壓。

上述保護能力可有效提升車用電源系統對瞬態過電壓的防護，降低後級 IC、DC/DC轉換器、MCU 及感測器模組受損的風險。