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北测车载模块的电源线瞬态传导干扰抗扰性和抗电压波动能力介绍

发布时间:2022年04月06日 浏览数:6 文章出自:北测实验室

汽车作为一个与人类安全息息相关的产品,从诞生之初就对车载模块提出了最高的安全要求。汽车里的电气系统是一个独立的离网系统,与外界的电网没有联接,车辆的使用、工作模式、电气分布系统设计、甚至气候条件都会导致车内供电电压变化,同时,汽车里的电气系统经常要工作在高温、振动等恶劣条件下,这导致汽车里的电气环境非常恶劣,经常导致车辆电气系统的故障,如可能发生的交流发电机过电压和连接系统的断路等。汽车里车载模块主要包含有中央处理、电源管理、电机驱动、信号采集与处理、通讯与诊断等,且随着技术的发展,车载模块所涉及的模块越来越多,结构越来越复杂,车载模块的质量好坏,直接影响到车辆的可靠性、安全性和舒适性。如何判定车载模块是否可在汽车电网环境里正常工作,就成了汽车电子部件生产商必须要解决的问题。

当我们启动汽车,启动的顺序是:未启动时,车内的应急灯、时钟等模块,通过+B电路与车内蓄电池连接,长期供电;当钥匙插入汽车,首先接通的是ACC(附件)电路,ACC电路给部分车载模块供电,如视听系统,仪表灯,灯光等,此时,除了发动机不转、空调不能用外,车内的其他模块基本都可以使用了。最后接通的是IG电路,此时汽车发动机启动,汽车发电机和空调也同时开启。所以一般的汽车里,至少都有+B、ACC、IG三套供电电路。在实际工作时,多套电路会发生互相影响,某电路的启停或快速变化,由于电路中的感性负载、容性负载以及线束分布电容、分布电感的作用,会产生出各种各样的脉冲信号,这些信号有可能会干扰到连接到这些电路的其它模块的正常工作。而且,对于需要2套及以上的电路同时供电的用电模块来说(比如行车记录仪等),在模拟各路电源电路的波动或瞬断时,不但要给车载模块的各个供电端提供单独的复杂的电压波形外,还要解决各个供电电路通道的同步问题。

经过多年的沉淀,北测性能实验室已初步建立了车载模块抗电气负荷的测试能力,拥有了业内领先的NSG5500汽车瞬变抗扰度测试系统,可以满足标准ISO7637、ISO17025/GBT 28046及绝大部分车厂的企标中的要求。可以模拟的场景包括不限于:模拟发电机调节器失效引起的发电机输出电压上升到高于正常电压;模拟辅助起动时向DUT输入的过高电压;模拟直流供电下出现的纹波电压;检验车载模块在不同的电压骤降下的复位性能;模拟车载模块在车辆启动时的性能;模拟发生抛负载现象时产生的瞬态等。可以实现的典型波形包括但不限于以下ISO7637-2标准中所提到的波形:

汽车瞬变抗扰度测试.jpg

ISO7637系列标准中,规格了安装在乘用车及12V电气系统的轻型商用车或24V电气系统的商用车上设备的传导电瞬态电磁兼容性测试的台架试验,包括瞬态注入和测量,这些脉冲都是沿着电源线进行电瞬态传导的。脉冲1产生于电感负载的电源松开的瞬间。它将影响直接与这个电感性负载并联在一起的设备的工作。脉冲1的波形如下图所示:脉冲1(P1)的内阻较大(10Ω~50Ω),电压较高(几十~几百伏)、前沿较快(微秒级)和宽度较大(毫秒级)的负脉冲。在整个ISO7637-2标准里属于中等速度和中等能量的脉冲干扰。

传导电瞬态电磁兼容性测试.jpg

脉冲2a是由于和被试设备相并联的设备被突然切断电流时,在线束电感上感应生成的瞬变脉冲。脉冲2a的波形如下图所示:考虑到线束的电感量较小,所以脉冲的幅度不高(几十伏)、前沿较快(微秒级)、宽度较小(几十微秒)和内阻较小(如2Ω)的正脉冲。在整个ISO7637-2标准里属于速度偏快和能量较小的脉冲干扰,它的作用与P1脉冲相似,但是正脉冲。

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脉冲2b是由于当电动机在运行时,突然将点火开关切换的瞬间,产生这一脉冲。这是由于直流电动机所扮演的发电机角色,并由此所产生的瞬变现象。脉冲2b的波形如下图所示:它的作用与P5脉冲有点相似,但电压较低,脉冲更宽。

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试验脉冲P3发生在开关切换的瞬间。这种脉冲的特性受到线束分布电容和电感的影响。脉冲P3的波形如下图所示:由于线束的分布电容和电感的值通常都很小,因此在整个ISO7637-2标准里P3脉冲是一系列高速、低能量的小脉冲,常能引起采用微处理器或数字逻辑控制的设备产生误动作。

传导电瞬态电磁兼容性测试.jpg
传导电瞬态电磁兼容性测试.jpg

试验脉冲P4讲述的是由于内燃机发动机的起动电路的接通而引发车辆电源系统的电压跌落现象。脉冲P4的波形如下图所示:这是一个跌落电压过半,持续时间为几秒至几十秒的跌落过程。在ISO7637-2标准里主要考核被试设备在跌落过程中误动作情况,尤其考核带微处理器的设备有没有出现数据丢失和程序紊乱的情况。

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试验脉冲P5(抛负载)发生在蓄电池被松开的瞬间,而这时间交流发电机正在对蓄电池充电,与此同时,其他的负载仍接在交流发电机的电路上。脉冲P5的波形如下图所示:卸载脉冲的幅度取决于交流发电机的速度,以及在电池松开瞬间交流发电机的励磁情况。卸载脉冲的持续时间主要取决于励磁线路的时间常数,以及脉冲的幅度。

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除了NSG5500系统外系统,北测集团还拥有多套可并联或同步运行的PBZ系列双极性电源,在软件的控制下,可完美实现需要同时模拟多路电源波动的测试。在行业内具有领先地位。

电源波动测试.jpg

典型测试波形如下图所示:

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