ISO 16750-2

ISO 16750-2 标准概览

标准全称	道路车辆 电气和电子装备的环境条件和试验 第2部分：电气负荷
对应国标	GB/T 28046.2
核心模拟项	抛负载（Pulse 5a/5b）、启动跌落波形、反向电压
核心保护器件	车载级大功率 TVS二极管、防反接 PMOS/肖特基
判定基准	状态 A、B、C、D、E 功能分级

ISO 16750-2 是汽车电子电磁兼容（EMC）与电气环境测试体系中，全面评估低压供电系统安全性的核心国际标准，全称为《道路车辆 电气和电子装备的环境条件和试验 第2部分：电气负荷》。

该标准等同采用为中国国标 GB/T 28046.2。它主要用来模拟车载电子零部件（ESA）在整车运行工况下，由于蓄电池电量波动、启动马达拉低总线电压（Cranking）、蓄电池接反或发电机大功率抛负载（Load Dump）等真实电气环境下的耐受能力。

ISO 16750-2 与 ISO 7637-2 曾经有着深厚的历史渊源。在旧版本中，大名鼎鼎的抛负载脉冲（Pulse 5a/5b）原本属于 ISO 7637-2。但由于抛负载脉冲的能量极大、持续时间极长，本质上属于高能电学环境负荷，而非单纯的电瞬态串扰，因此国际标准化组织将其正式移入 ISO 16750-2 中。

1. 核心测试项目与硬件整改要点

ISO 16750-2 包含多项对产品供电前端架构极具破坏力的试验项目（以下以常规 $12\text{ V}$ 系统测试标准为例）：

1.1 抛负载试验 (Load Dump - Pulse 5a / 5b)

• 骚扰原理：当发电机正在向蓄电池进行大电流充电时，蓄电池连接线突然断开（例如接线柱松动）。发电机激磁绕组在瞬间失去大负载后，会产生一个能量极大、持续时间达数百毫秒的高压超长电涌。
• 波形分类：
  • Pulse 5a（未箝位脉冲）：未通过发电机内部中央二极管箝位的原始脉冲。典型峰值电压 $U_s=+79\text{ V}\sim +101\text{ V}$，持续时间 $t_d=40\text{ ms}\sim 400\text{ ms}$，内阻很低（$0.5\Omega \sim 4\Omega$）。
  • Pulse 5b（箝位脉冲）：现代发电机内部通常集成了中央箝位二极管，波形顶部会被削平。箝位电压 $U_s^{*}$ 通常定义为 $+35\text{ V}$ 左右。
• 硬件设计整改：这是汽车电子硬件电源设计的“头号杀手”。必须在电源入口布置大功率车载专用 TVS 二极管（如 SM5S/SM8S 家族）进行硬箝位。走线必须粗而短，确保 TVS 的泄放回路具备极低的阻抗，严禁在 TVS 的大电流路径上串联高阻抗的小过孔。

1.2 发动机启动电学特性（Cranking Waveform）

• 骚扰原理：模拟汽车点火启动时，起动机（马达）瞬间抽走极高电流，导致整车蓄电池总线电压剧烈拉低的工况。
• 波形特征：总线电压可能在几毫秒内骤降至 $3\text{ V}\sim 6\text{ V}$，随后维持一段低压振荡脉冲，最后缓慢回升至正常供电电压。
• 硬件设计整改：针对该跌落工况，通常要求产品在此期间不能死机或复位（通常要求达到状态 A 或 B）。硬件整改可采用大容量储能电解电容为后级数字系统“续航”，或者电源输入端采用宽输入电压范围的 Buck-Boost（升降压）拓扑芯片，确保输入电压跌至 $3\text{ V}$ 时后级仍能稳定输出 $5\text{ V}$ 或 $3.3\text{ V}$。

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试验名称	试验环境模拟原理	硬件设计与整改常用技术手段
过电压 (Over-voltage)	模拟发电机调节器失效导致输出电压异常升高（如 $12\text{ V}$ 系统注入 $18\text{ V}\sim 24\text{ V}$ 持续多小时）。	考察系统整体发热情况。后级 DCDC 芯片必须具备足够高的连续工作耐压上限，且散热铜箔需预留充分。
电压缓慢下降和上升	模拟蓄电池极其缓慢放电耗尽以及后续缓慢充电的过程。	专门测试数字电路在临界电压下的行为。必须开启主控 MCU 的 BOD（掉电复位）功能，或外置硬件复位芯片，防止系统死锁。
反向电压 (Reverse Voltage)	模拟搭铁辅助启动或修车时，蓄电池正负极被意外接反（测试通常要求在 $-14\text{ V}$ 下持续 60 秒）。	电源前端必须设计防反接保护。常规小电流方案串联肖特基二极管；大电流方案利用 PMOS 管 配合外围电路进行主动切断。

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2. 新能源汽车（EV/HEV）高压供电系统的电学挑战

随着电动汽车技术向 $400\text{ V}$ 和 $800\text{ V}$ 高压平台演进，ISO 16750-2 的电气负荷理念被进一步延展到新能源三电系统的测试中：

• 高压跌落与纹波：高压大功率驱动电机在剧烈加速或能量回收时，高压母线会产生大振幅的工频纹波与电压跳变。
• 高低压隔离防护：高压开关管（SiC/IGBT）高频切换产生的高 $\text{d}v/\text{d}t$ 极易通过空间寄生电容耦合到 $12\text{ V}$ 低压控制侧。在主板设计上，高压供电区与低压控制区必须满足严格的爬电距离（通常 $\ge 6\text{ mm}\sim 8\text{ mm}$），并使用磁隔离或光耦截断共模噪声路径。

参见

• CISPR 25
• ISO 7637-2
• GB/T 28046.2
• 共模电感选型指南
• TVS瞬态抑制二极管选型