SGM63600 汽车电子抗扰度测试实操解读

本文基于圣邦微电子 ANC202404002 REV.A 官方应用文档，针对宽输入同步 Buck 控制器 SGM63600 开展车载电源抗扰度完整解读。测试依据 ISO7637‑2、ISO16750‑2 车载电气干扰标准，分别采用客户完整 π 型滤波电路与简化滤波电路（移除 TVS 管）两组硬件进行比对测试，覆盖脉冲瞬态干扰、过压、交流叠加、冷启动、反接等车载典型电气工况；同时完成输入掉电保持时间标定。全部测试条件、波形现象、等级判定均源自原厂文档，可供车载 ECU 电源硬件选型、滤波方案取舍、整机 EMC 摸底测试作为核对依据。

资料获取：SGM63600汽车电子抗扰度测试

1. 测试背景与被测器件说明

车载电气环境十分恶劣，发电机、继电器、电机、点火系统会产生各类传导瞬态脉冲干扰。ISO7637‑2 专注电源线传导瞬态干扰，ISO16750‑2 定义车载设备电气负荷测试条件，是车载电子产品 EMC‑EMS 电磁抗扰度的核心评估标准。

被测器件 SGM63600 是4.3V‑60V 宽输入电流模式同步 Buck 控制器，本测试样机配置输出 5V，最大输出 10A，模拟车载中控类设备电源供电场景。本次测试使用远方 EMS7637A 汽车电子抗扰度测试系统，全部测试条件严格对标标准参数，同时做两套滤波方案对照，评估在删减 TVS 防护器件之后，电源系统还可以达到的抗扰性能边界。

图 2 SGM63600 EVB 评估板实物图（来源：ANC202404002 REV.A） 查阅原厂 PDF 获取高清实物图，图中包含滤波子板与 SGM63600 主控 EVB 板硬件连接示意。

2 两套测试硬件平台说明

2.1 客户原始 π 型滤波电路

输入端标准 π 型滤波，包含防反二极管 D1，两只 TVS 管 D2、D3，配套阻容、磁件构成完整输入滤波链路；滤波板VBAT_DC端子连接 SGM63600 EVB 的 VIN 引脚，GND 共地连接。该方案是客户量产项目使用的完整防护方案。

2.2 简化滤波电路方案

基于 SGM63600 本身 60V 宽输入耐压特性，移除原电路的 D2、D3 两只 TVS 管，保留防反二极管与 π 型滤波其余元件，用于评估省去 TVS 器件之后整机抗扰能力，为 BOM 成本优化提供实测依据。

图 1 客户滤波电路原理图、图 3 简化滤波电路原理图（来源：ANC202404002 REV.A） 高清原理图查阅官方 PDF 文档。

3. ISO7637‑2 脉冲瞬态抗扰度测试结果

测试通用说明：所有脉冲施加在滤波电路输入端，被测样机空载运行；分别记录客户滤波电路、简化滤波电路两组结果；判定参考 ISO7637‑1:2015 性能等级。

3.1 Pulse1 感性负载断开负瞬态脉冲

测试目的：模拟车载感性负载断开产生的负向高压瞬态。 测试条件：\(U_A=13.5V\)，\(U_S=-100V\)，\(t_1=500ms\)，\(t_2=200ms\)，\(t_d=2ms\)，\(t_r=1μs\)，\(R_i=4Ω\)，脉冲次数 500 次。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，满足功能性能等级 Ⅰ；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，满足功能性能等级 Ⅰ。

图 6 Pulse1 客户滤波波形，图 7 Pulse1 简化滤波示波器波形（来源：ANC202404002 REV.A）

3.2 Pulse2a 并联负载断开正脉冲

测试目的：模拟车载并联用电设备突然断开产生正向尖峰脉冲。 测试条件：\(U_A=13.5V\)，\(U_S=+37V\)，\(t_1=500ms\)，\(t_d=50μs\)，\(t_r=1μs\)，\(R_i=2Ω\)，脉冲 500 次。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，等级 Ⅰ；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，等级 Ⅰ。

图 10、图 11 Pulse2a 两组测试波形（来源：ANC202404002 REV.A）

3.3 Pulse2b 直流马达断电发电机效应脉冲

测试目的：模拟直流电机断电瞬间，电机充当发电机产生的瞬变电压。 测试条件：\(U_A=13.5V\)，\(U_S=+10V\)，\(t_{12}=1ms\)，\(t_6=1ms\)，\(t_d=200ms\)，\(t_r=1ms\)，\(R_i=0Ω\)，脉冲 10 次。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，等级 Ⅰ；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，等级 Ⅰ。

图 14 Pulse2b 客户滤波波形、图 15 Pulse2b 简化滤波波形（来源：ANC202404002 REV.A）

3.4 Pulse3a 继电器断开负脉冲群

测试目的：模拟开关、继电器断开感性负载产生的高速低能量负脉冲群。 测试条件：\(U_A=13.5V\)，\(U_S=-150V\)，\(t_1=100μs\)，\(t_4=10ms\)，\(t_5=90ms\)，\(t_d=0.1μs\)，\(t_r=5ns\)，\(R_i=50Ω\)，连续测试 1 小时。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，存在耦合噪声；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，存在耦合噪声。

图 18 Pulse3a 客户滤波波形、图 19 Pulse3a 简化滤波波形（来源：ANC202404002 REV.A） 重要提示：耦合噪声存在，但输出供电没有失效，后级 MCU 需要做好输入电源抗噪声处理。

3.5 Pulse3b 继电器闭合正脉冲群

测试目的：模拟继电器闭合感性负载产生高速低能量正向脉冲群。 测试条件：\(U_A=13.5V\)，\(U_S=+100V\)，\(t_1=100μs\)，\(t_4=10ms\)，\(t_5=90ms\)，\(t_d=0.1μs\)，\(t_r=5ns\)，\(R_i=50Ω\)，连续测试 1 小时。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，存在耦合噪声；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，存在耦合噪声。

图 22 Pulse3b 客户滤波波形、图 23 Pulse3b 简化滤波波形（来源：ANC202404002 REV.A）

3.6 Pulse4 冷启动电压跌落脉冲

备注：Pulse4 在 ISO7637‑2:2011 版本标准中已经删除，本次按照旧版 2004 标准开展验证。 测试目的：模拟起动机工作或者大负载开启造成蓄电池电压深度跌落。 测试条件：\(U_B=12V\)，\(U_S=-7V\)，\(U_a=-6V\)，\(t_7=15ms\)，\(t_8=1ms\)，\(t_9=500ms\)，\(t_{10}=5ms\)，\(t_{11}=5ms\)，\(R_i=0Ω\)。
测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，等级 Ⅰ；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，等级 Ⅰ。

图 26 Pulse4 客户滤波波形、图 27 Pulse4 简化滤波波形（来源：ANC202404002 REV.A）

3.7 Pulse5b 抛负载高能量瞬态脉冲

备注：该测试项自 ISO7637‑2:2011 起迁移至 ISO16750‑2 标准。 测试目的：模拟发电机抛负载高能量高压冲击。 测试条件：\(U_A=14V\)，\(U_S=+79V\)，\(U_S^*=+39V\)，\(t_d=400ms\)，\(t_r=10ms\)，\(R_i=0.5Ω\)，脉冲 5 次。
测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，满足 ISO16750‑1:2018 功能性能等级 A；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，满足 ISO16750‑1:2018 功能性能等级 A。

图 30 Pulse5b 客户滤波波形、图 31 Pulse5b 简化滤波波形（来源：ANC202404002 REV.A）

4. ISO16750‑2 车载电气环境测试项目

测试判定依据 ISO16750‑1:2018 功能等级定义：

• A 级：测试期间以及测试结束之后全部功能满足设计指标；
• B 级：测试期间允许指标短暂超差，干扰消失之后自动恢复全部功能，存储器保持 A 级。

4.1 持续过电压测试

测试目的：模拟发电机调节器失效、跨接启动带来的持续输入过压。 测试条件：输入 24V，持续 10s，\(R_i=0Ω\)。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出正常，等级 A；
2. 简化滤波电路：输出正常，等级 A。

4.2 供电叠加交流电压扫频测试

测试目的：模拟蓄电池供电线上叠加交流纹波干扰。 测试条件：\(U_{Smax}=16V\)，峰峰值\(U_{PP}=4V\)，扫频 50Hz‑25kHz，\(R_i=50mΩ\)，每组 120s，重复 5 次。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出正常，等级 A；
2. 简化滤波电路：输出正常，等级 A。

图 34 叠加交流电压标准波形；图 35、图 36 两组硬件示波器波形（来源：ANC202404002 REV.A）

4.3 供电瞬时电压跌落测试

测试目的：模拟保险丝熔断、线束接触不良产生的电压瞬态跌落。 测试条件：\(U_{Smin}=9V\)，跌落幅度 4.5V，跌落持续 300ms，\(R_i=0Ω\)。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出正常，等级 A；
2. 简化滤波电路：输出正常，等级 A。

图 38、图 39 电压瞬态跌落两组波形（来源：ANC202404002 REV.A）

4.4 电压阶梯骤降复位性能测试

测试目的：验证输入电压逐级下降条件下芯片 UVLO 欠压锁定、上电复位行为。 测试条件：初始\(U_{Smin}=10.5V\)，每次下降 5% 额定电压，保持 5s，回升保持 10s，一直降到 0V 再回升；电压误差 ±0.2V，时间误差 ±5%。

测试现象：输入电压下降至 50% 以前输出保持正常；输入\(V_{BAT\_DC}\)跌落到 4V 附近触发 SGM63600 的 UVLO 欠压锁定，输出跌落；输入电压恢复，电源自动重启输出。

测试结果：

1. 客户滤波电路：复位逻辑正常，等级 B；
2. 简化滤波电路：复位逻辑正常，等级 B。

图 41、图 42 阶梯骤降测试波形（来源：ANC202404002 REV.A）

4.5 汽车冷启动四级扰动启动特性测试

测试目的：模拟汽车冷机启动，蓄电池电压大幅度跌落的四级扰动工况，LevelⅠ~LevelⅣ，每个等级测试 10 次，间隔 2s。

测试结果：

1. 客户滤波电路：输出电压正常，等级 A；
2. 简化滤波电路：输出电压正常，等级 A。

图 44 客户滤波启动波形，图 45 简化滤波启动波形（来源：ANC202404002 REV.A）

4.6 电源反向电压（电池反接）测试

测试目的：模拟维修、搭电操作电池极性接反。 测试条件：输入端施加‑14V 反向电压，持续 10s。

测试现象：两种滤波方案下，约 4.3s 之后输出电压跌落；输入反向电压撤销之后，输出自动恢复。属于等级 B。
优化手段：在\(V_{BAT\_DC}\)与 GND 之间增加 330μF/50V 铝电解电容，反接期间输出可以维持正常，提升至等级 A。
图 46 客户滤波反压波形，图 47 简化滤波反压波形（来源：ANC202404002 REV.A）

5. 输入掉电保持时间测试

5.1 测试目的与测试条件

测试目的：保持时间是电源抗各类瞬态干扰的关键指标，和输入端支撑电容容量强相关；本测试使用客户滤波板自带 220μF/35V 支撑电容，断开 12V 输入电源，测试不同负载条件下输出维持时长。

5.2 不同负载下实测结果与工程启示

图 48 多负载保持时间示波器组图（来源：ANC202404002 REV.A）
实测关键点：

1. 当\(V_{BAT\_DC}\)下降至 5.2V 附近，SGM63600 进入 UVLO，输出开始跌落；
2. 保持时间和输出负载电流近似线性反比：
   • 5V/0A 空载：4.53s；
   • 5V/0.5A：4.26ms；
   • 5V/1A：2.1ms；
   • 5V/2A：0.975ms；
   • 5V/5A：0.324ms；
   • 5V/9A：0.15ms。

工程落地启示：大负载工况，输入端支撑电容对电源抗脉冲跌落能力影响极大；高负载产品，需要加大输入储能电容来满足 ISO7637/ISO16750 跌落类脉冲要求。

6. 硬件设计落地总结与风险提示

1. SGM63600 凭借 4.3‑60V 宽输入耐压，移除 TVS 器件的简化滤波电路，依然可以通过 ISO7637‑2、ISO16750‑2 大部分 A 等级测试，具备 BOM 降本空间，但需要整机充分摸底验证。
2. Pulse3a、Pulse3b 高速脉冲群工况，无论是否保留 TVS，输出侧都会观测到耦合噪声，后级 MCU、模拟电路需要做好电源滤波处理，不能完全依靠前端 Buck 电源来滤除全部耦合噪声。
3. 电池反接工况，默认电路只能达到 ISO16750‑1 等级 B，想要达到 A 级指标，需要增加 330μF/50V 铝电解支撑电容。
4. 输入掉电保持时间随负载升高急剧缩短；大电流应用，不能只参考空载测试结果，务必在满负载条件下复测跌落、脉冲类抗扰项目。
5. 电压阶梯下降复位测试会触发芯片 UVLO 欠压关断，属于器件正常保护行为，对应性能等级 B。
6. 本测试全部为空载条件下完成；产品实际带载后抗扰表现会发生变化，量产前务必做整机带载 EMS 摸底测试。

声明：全部测试条件、波形现象、性能等级判定均转录自原厂应用笔记；硬件产品设计必须查阅 SGM63600 完整规格书、评估板测试报告。文中示波器波形、框图请下载圣邦官网原始 PDF 文档获取高清原图，本文仅作为硬件设计工程参考，不可替代原厂正式文档。