上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案

发布时间：2026-01-28 09:41
作者：AMEYA360
来源：雷卯
阅读量：217

　　一.抛负载的定义与分类

　　抛负载(英文：Load dump)，指的是电源与负载断开的瞬间，因负载突变引发电源电压急剧波动的现象。在汽车电子领域，具体是指蓄电池充电过程中，发电机与蓄电池突然断开连接，导致发电机输出产生大幅电压尖峰，进而对其他连接在发电机电源上的电子设备构成损坏威胁。

　　汽车抛负载主要分为三类：仅切断发电机向负载供电，称为“发电机单抛”;仅切断蓄电池，称为 “蓄电池单抛”;同时切断发电机与蓄电池，则称为 “双抛”。考虑到汽车运行对可靠性的严苛要求，国际标准化组织(ISO)制定的抛负载试验，具备充分的科学性与必要性，该试验属于破坏性极强的严苛测试项目。

　　二.抛负载测试标准

　　7637-5A/5B 详解

　　汽车抛负载的影响程度主要取决于三个核心因素：最大电压、电源内阻及电压尖峰持续时间，因此，精准控制这三者的综合作用，是汽车抛负载保护设计的关键所在。

　　ISO7637 标准明确规定了 12V和24V电气系统道路车辆沿电源线的电传导骚扰及其抗扰度的试验等级与测量方法，其中脉冲波形 5A和5B 对应的测试是该标准中最具破坏性、通过难度最高的项目。两者的核心区别在于：7637-5A为未经抑制的原始脉冲波形，能量冲击更强;7637-5B为发电机前端配备电压抑制装置后的脉冲波形，能量相对温和。在相同内阻条件下，脉冲波形的面积直接反映了其携带能量的大小。

上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案

　　　上海雷卯电子拥有专业的电磁兼容实验室，可为客户提供抛负载摸底测试服务，下图为实验室开展 7637-5B 测试的现场场景。

　

上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案

　　三.7637-5A/5B 能量抑制设计

　　核心要求

　　7637-5A 测试模拟了最恶劣的抛负载工况：对于12V系统，其尖峰电压 Us区间为 79-101V，内阻范围 0.5-4Ω，浪涌电压持续时间 40-400ms。若针对该场景设计的抛负载保护方案，能在规定脉冲条件下通过 10 次连续测试，则表明该保护方案具备合格的防护能力。

　　上海雷卯电子作为专业的电磁兼容方案设计与器件制造商，已针对7637-5A/5B 测试验证了多种保护方案，以下将逐一呈现，供工程师根据实际需求选择。

　　四.结构简化的TVS管保护方案

　　上海雷卯电子推出一款结构极简的抛负载保护方案，仅需一颗TVS 管(瞬态抑制二极管)即可实现核心防护，电路结构如下：

　　

上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案

　　(1)针对 7637-5A 的保护方案及测试数据

上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案

　　(2)针对 7637-5B 的保护方案

　　多数汽车原厂已配备电压限位装置，可确保抛负载时的输出浪涌电压不超过7637-5B标准设定值，大幅降低了风险等级。针对此类场景，可选用高性价比保护方案，推荐上海雷卯电子的 SM5S24CA 系列车用 TVS 管或 6.6SMDJ24CA 型号 TVS 管，其测试波形如下：

上海雷卯电子：汽车抛负载（Load dump）深度解析与保护方案

　　五.DC-DC模块的设计考量

　　由于TVS管本身的特性，其箝位电压与工作电压存在一定波动区间，为确保 DC-DC 模块在抛负载场景下的稳定运行，需遵循以下耐压选型原则：12V系统的 DC-DC 模块耐压值应不低于 40V，24V系统的 DC-DC 模块耐压值应不低于 60V。

　　若实际应用中需要更低箝位电压的TVS管，上海雷卯电子可提供专用低箝位 TVS 物料，满足个性化防护需求。

　　以上关于抛负载的技术解析及电路设计相关疑问，可咨询上海雷卯电磁兼容专业工程师(EMC 小哥)。Leiditech雷卯电子致力于成为全球领先的电磁兼容解决方案与元器件供应品牌，主营 ESD(静电放电)保护器件、TVS 管、TSS(晶闸管浪涌抑制器)、GDT(气体放电管)、MOV(压敏电阻)、MOSFET(场效应管)、Zener(齐纳二极管)、电感等产品。公司拥有一支经验丰富的研发团队，可根据客户具体需求提供定制化服务，打造最优电磁兼容解决方案。


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　　在电子制造领域，MSL等级是看似不起眼却至关重要的参数，直接关系到电子元件在SMT回流焊过程中的可靠性。上海雷卯电子的雷卯EMC小哥经常接到客户关于MSL等级的咨询，今天就带大家系统拆解这一电子元件可靠性核心指标。　　MSL(Moisture Sensitivity Level)等级是JEDEC制定的湿敏等级标准，用于表征电子元器件对潮湿环境的敏感程度，防止在回流焊接过程中因内部水分汽化膨胀导致"爆米花"效应。上海雷卯电子作为深耕半导体元件16年的领军企业，深知正确理解和应用MSL等级，对保障产品质量、提升生产效率的关键意义。　　一、MSL等级的分类标准　　根据JEDEC J-STD-020D标准，MSL等级共分为8级，不同等级的元件防潮要求差异显著：　　雷卯EMC小哥提醒，MSL等级数字越大，元件对湿气的敏感度越高，允许暴露在开放环境的时间越短。MSL等级的划分主要基于元件封装材料的吸湿性和耐热性，等级越高，封装材料越容易吸收水分且在高温下越容易失效。　　二、湿气对电子元件的影响及"爆米花"效应　　湿气对电子元件的影响主要体现在物理损伤和化学腐蚀两方面：　　物理损伤上，湿敏元件暴露在潮湿环境中时，水分会渗入封装内部。在SMT回流焊230-260℃高温下，水分急剧汽化膨胀，引发"爆米花"效应，导致封装脱层、金线焊点损伤、芯片微裂纹，严重时甚至元件鼓胀爆裂。上海雷卯电子在实际测试中发现，无铅焊接工艺因温度远高于传统有铅工艺，对湿气更敏感，这也是MSL等级在无铅时代愈发重要的原因。　　化学腐蚀方面，湿气中的钾、钠、氯等离子会引发电化学腐蚀，生成水合氧化物会削弱封装树脂与金属的粘结力，导致分层后潮气更易侵入，大幅降低元件可靠性。　　三、MSL等级的测试方法和验证流程　　元件制造商需按标准流程验证MSL 等级，上海雷卯电子也遵循这一规范保障产品品质：　　初始检测：用扫描声学显微镜(SAT)检测元件，确认封装无缺陷或分层现象。　　烘烤除湿：在125℃±5℃、湿度<5%　　RH的环境中烘烤1-2小时，去除内部水分。　　吸湿处理：将烘烤后的元件在30℃/60%RH条件下暴露192小时，模拟元件在车间环境中吸湿的情况。　　回流焊模拟：对吸湿后的元件进行三次标准峰值温度260℃回流焊测试，模拟元件在生产、维修和再次生产过程中的受热情况。　　终检测：再次使用SAT和X-RAY检测封装结构完整性，并进行电气功能测试。若元件通过三次回流焊测试且无任何分层或功能失效，则确定其MSL等级。如果元件出现封装开裂、分层面积超过封装总面积的5%或关键电气参数超出允许范围，则需要降低MSL等级重新测试。　　四、不同MSL等级元件的防潮处理建议　　结合上海雷卯电子的实践经验，雷卯EMC小哥给出各等级元件防潮方案：　　MSL1级元件：这类元件对湿气抵抗力最强，在≤30°C/85%　　RH环境下可无限期存放，建议使用铝制包装与卷盘干燥剂一起密封存储，延长元件寿命。ESD/TVS二极管因具体型号、封装差异，常见的湿敏等级包括MSL1、MSL3等。　　MSL2/2a级元件：在≤30°C/60%　　RH环境下，MSL2级元件可存放一年，MSL2a级可存放四周，开封后需严格控制车间环境湿度≤60%　　RH，温度≤30°C，并记录开封时间。如果开封后存放时间超过规定期限，建议按照125℃/5%RH条件下烘烤12-48小时。　　MSL3-5a级元件：高湿敏等级元件需要特别注意防潮　　1.烘烤参数：对于Tray盘封装的元件，烘烤温度通常为125℃±5℃，时间与元件厚度相关(如MSL3级1.2mm厚度的元件需烘烤9小时)。对于Reel盘封装的元件，由于无法直接接触热源，烘烤温度通常为40℃，湿度≤5%RH，烘烤9天。　　2.车间寿命管理：开封后必须严格记录暴露时间，并在车间寿命内完成焊接。超过车间寿命的元件必须重新烘烤处理，烘烤后的时间可重新计算。　　3.防潮包装：使用"护航三件套"——防潮袋(MBB)、干燥剂(硅胶/分子筛)和湿度指示卡(HIC)进行密封存储。当湿度指示卡上的10%RH指示点变色时，表明元件可能已受潮，需要重新烘烤处理。　　4.存储环境：未开封元件存放于温度25°C±5°C、湿度<40%　　RH的环境中。　　MSL6级元件：对湿气极为敏感，车间寿命仅12小时，使用前需在125℃/5%RH条件下烘烤24小时以上，开封后立即焊接。　　MSL等级是电子制造中的关键可靠性指标，尤其在元件小型化和无铅工艺普及后更显重要。　　雷卯EMC小哥建议：建立元件MSL数据库，记录等级、开封时间和有效期;控制车间温湿度在 25°C±5°C、湿度< 40% RH;按MSL等级和封装类型制定烘烤与存储方案;高等级元件优先生产，避免长时间暴露;定期培训员工，提升MSL等级应用能力。科学管理MSL等级元件，能有效降低湿气导致的焊接缺陷，提升产品可靠性。
2025-12-22 13:42 阅读量：553
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