汽车抛负载（Load Dump）防护：电子系统的 “核心防弹衣”

本文为上海雷卯电子（Leiditech）资深EMC防护技术专家关于汽车抛负载防护的专业解析，聚焦汽车电子抛负载防护的原理、行业标准、核心器件选型及实战方案，为汽车电子设计提供系统化的防护思路。

一、揭秘抛负载：汽车电子设备的 “瞬间杀手”

当发电机正处于大电流充电状态时，如果蓄电池连接线路突然中断（如接线柱松动或腐蚀），发电机内部励磁绕组存储的磁场能量（E=½

LI²，L为励磁电感，I为励磁电流）无法被蓄电池吸收，进而在电源总线上产生破坏性电压尖峰的现象，我们称之为抛负载，其具有三高核心特征：

高幅值：电压瞬间飙升至数十甚至上百伏特，远超12V/24V 汽车系统正常工作范围；

高能量：脉冲持续时间40ms~400ms，长脉冲易造成大量热能堆积；

高破坏性：能量足以导致下游ECU中的 MCU、收发器、逻辑芯片发生永久性硬击穿或热击穿。

二、行业标准：ISO 7637-2（旧）与 ISO 16750-2（新）

核心对比

目前汽车电子行业已全面向更严苛的ISO 16750-2标准靠拢，该标准也是行业公认的抛负载防护“金标准”，两大标准关键参数对比如下：

指标参数	ISO 7637-2 (旧标准)	ISO 16750-2 (新标准)	专家解读
测试次数	通常仅需1 次	强制要求10 次	考察保护器件的能量累积耐受力与热稳定性
脉冲间隔	未严格定义	规定1 分钟间隔	模拟真实长周期失效风险，防止器件热量未散尽
测试电压(U_S)	12V系统最高 87V	12V系统最高 101V	能量强度显著提升，筛选更高品质的硅晶圆
抑制电压(U_S^*)	由用户定义	12V 系：35V / 24V 系：65V	明确Pulse 5b（受限脉冲）的残压底线
源阻抗(R_i)	0.5Ω ~ 4Ω	0.5Ω ~ 4Ω	阻抗越低，通过的瞬间电流（IPP）越大

核心结论：通过ISO 16750-2标准连续10次脉冲考验的方案，其可靠性可完全覆盖并超越ISO 7637-2的要求。

三、防护核心：TVS二极管的工作

逻辑与选型标尺

TVS（瞬态电压抑制二极管）是应对抛负载能量的核心器件，其防御过程分为三个阶段，且工程师选型需把握三大核心指标。

（一）TVS 二极管 “三步走” 工作逻辑

1.待机阶段（高阻态）：电路电压低于VRWM

（额定反向截止电压）时，TVS处于静默状态，仅微安级漏电流，不干扰系统运行；

2.箝位阶段（低阻态）：瞬态电压超过VBR

（击穿电压）时，TVS迅速进入雪崩击穿区，阻抗骤降，将浪涌电流泄放到地，并将残压锁定在安全的VC

（箝位电压）附近；

3.恢复阶段（自动复位）：抛负载能量耗尽后，TVS自动恢复至高阻态，电路无需人工干预即可继续工作。

（二）工程师选型三大必备“标尺”

1.VRWM：必须高于系统正常工作电压上限，确保器件平时不误动作；

2.VBR：区分电路“正常工作” 与 “危险浪涌” 的临界值；

3.VC：后端IC实际承受的电压，必须低于受保护芯片的绝对最大额定电压，否则防护失效。

四、实战指南：抛负载防护器件的

精准选型方法

需根据发电机是否内置抑制电路，采取针对性的防护策略，同时结合行业惯例规避选型误区，并通过公式估算器件电流压力。

（一）分场景防护策略

1.策略A（针对 Pulse 5a）：发电机无任何抑制，能量最强，需在ECU输入端配置高功率TVS（如雷卯 SM8S 系列）；

2.策略B（针对 Pulse 5b）：发电机已有初步抑制，电压被限制在US∗，若该残压仍高于MCU耐压值，需补充TVS进行 “二次截流”，且TVS的VRWM

需略高于抑制后的US∗。

（二）关键计算公式

用于估算TVS承受的峰值脉冲电流，判断器件电流压力：IPP≈Ri

US−VC

其中：US为测试电压，VC为TVS箝位电压，Ri为源阻抗。

（三）行业选型惯例与“避坑” 指南

1.12V 系统：强烈建议选型大于24V的TVS，兼顾汽车维护中 Jump Start（跳车启动）或双倍电池电压（24V）维护场景，避免选型过低（如14V）导致 TVS 在24V强制供电时持续导通烧毁；

2.24V 系统：建议选型33V或36V的TVS。

（四）抛负载测试的核心

抛负载测试的核心是模拟蓄电池与发电机（燃油车）/高压转低压DC-DC（新能源车）输出端意外断开时，产生的高能量瞬态过压脉冲，核心适用原则为：所有在抛负载事件发生时，会直接暴露在该瞬态脉冲下的车载电源端口，均需执行对应测试。

系统分类	端口类型	核心覆盖对象	核心测试标准	关键测试要求
传统燃油车12V/24V低压系统	蓄电池直连常电端口、点火开关控制IG电源端口、行车工况连通的 ACC附件电源端口、低压母线直连的其他供电端口	发动机ECU、变速箱TCU、BCM、T-BOX、车身域/智驾域/座舱域控制器、ABS/ESP、EPS、车载娱乐系统、行车用执行器/传感器、点烟器/车载 USB等全品类低压用电器供电端口	ISO 16750-2:2023、GB/T 28046.2-2019	核心必测端口，全程/行车工况直连发电机输出母线，需完整承受抛负载瞬态脉冲
新能源汽车12V/24V 低压系统	高压转低压DCDC输出母线直连的所有低压供电端口	整车VCU、BMS、MCU、OBC 辅助供电、域控制器常电 / IG 供电端口、全品类低压用电器供电端口	ISO 16750-2:2023、GB/T 28046.2-2019	沿用燃油车低压系统测试规则，DCDC低压输出端子为强制必测端口

五、高阶防御：TVS二极管的

串联与并联策略

当单颗TVS器件无法应对极端能量或特定电压需求时，可通过串联/并联增强防护能力，两种方案的核心价值与潜在风险如下：

方案	核心价值	潜在风险与专家建议
TVS 串联	提高总箝位电压，分担高电压应力	增加空间占用；串联后总VC 升高，需确保后端电路有足够工作裕量
TVS 并联	提升总电流处理能力（IPP ），分担热应力	器件特性差异易导致电流分配不均，必须使用相同批次、相同VC 档位的器件并联

六、雷卯电子选型推荐：SM8S 系列车规 TVS 器件

雷卯电子SM8S系列是专为汽车抛负载设计的防护器件，全线通过AEC-Q101车规认证，在ISO 16750-2标准下的实测表现卓越，核心测试结果如下：

TVS 型号	适用系统	测试电压(U_S)	源阻抗(R_i)	浪涌持续时间(t_d)	测试次数	结果
SM8S24CA	12V	87V	0.5Ω	400ms	10 次	通过
SM8S33CA	24V	174V	2Ω	350ms	10 次	通过

核心亮点：SM8S24CA可在0.5Ω低阻抗、400ms长脉冲条件下连续10次通过测试，证明其在极高电流压力下的热稳定性和芯片一致性. 这是许多宣称符合标准但仅在2Ω条件下测试的竞品所无法企及的。

七、构建汽车电子抛负载防护的

系统工程

汽车抛负载防护并非单一元器件的选择，而是一项严密的系统工程，理论计算后的实测验证是实现产品量产的关键一步。

雷卯电子（Leiditech）作为领先的EMC元件与方案品牌，为汽车电子抛负载防护提供全方位支持：

1.自建专业EMC实验室，配备完善抛负载发生器，为客户提供免费测试与整改服务。

2.提供全适配方案，从抛负载防护到接口防静电，输出一站式定制化报告；

3.核心器件均通过车规认证，保障产品高可靠性。