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汽车电子可靠性设计(3)

2019-04-25  Clock2651

电磁敏感度测试

    电磁敏感度调试是检查电子装置或器件对电磁干扰敏感程度的测试,通常以使电子设备发生故障的电磁干扰量的最小值作为敏感度数值。如果校澜设备的敏感度数值大于实际作用于该设备的电磁干扰量,则它能在该电磁环境中正常工作。电子设备的敏感度数值越大,说明该设备的抗干扰性能越好。电磁敏感应测试包括传导敏感度测试和辐射敏感度调试。

⑴传导敏感度测试

传导敏感度测试一般在实验室内进行,汽车电系内各种传导干扰信号可用干扰模拟器来模拟,耦合到器件或设备的一定部位,根据被测设备工作是否正常来确定该设备的传导敏感度。-汽车电系内各种传导干扰信号中影响较大的是各种瞬变脉冲信号,这些信号的耦合机理、传递特点等许多问题的认识和理解各国还不完全一致,但作为敏感度测试的模拟信号各标淮组织(ISO、SAE、DIN和EEC)的认识基本一致,主要的瞬变脉冲信号有如下几种。

Pulse1——模拟感性负载从电源上断开时,与该感性负载并联的设备上所承受的负向瞬变指数脉冲电压。

Pulse2——模拟感性负载电流突然被切断时,与该感性负载串联的设备上所承受的正向瞬变指数脉冲电压。

Pulse3——模拟开关断开时,由于分布电容和电感的影响所产生的正(3b)、负(3a)开关脉冲串。

Pulse4——模拟发动机起动时,由于起动电动机的接人而引起的电源电压瞬时跌落。

Pulse5——模拟发电机正常工作时,由于突然抛负载所产生的正向瞬变指数脉冲电压。

Pulse6——模拟点火线围初级绕组中的电流突然被中断时所产生的正向瞬变指数脉冲电压。

Pulse7——模拟发电机激磁磁场突然衰减时所产生的负向瞬变指数脉冲电压。

图9-12为电源线和信号线传导敏感度测试电路。对于某一被测设备,应只选取在汽车工况下该设备实际可能承受的瞬变脉冲对其进行测试,测试结果经衰减器送监视器指示


⑵ 脉冲干扰模拟器

脉冲干扰模拟器也叫干扰脉冲发生器,能按照标准规定模拟输出上述某一种或几种脉冲波形。目前国际市场上有指数脉冲和矩形脉冲两种于扰模拟器,矩形脉冲上升沿时间小于指数脉冲上升沿时间,输出脉冲频谱较宽,但电路结构复杂,一般供研究电子设备敏感度使用,通常检验电子设备的敏感度采用指数脉冲干扰模拟器。-图9-13所示矩形与指数形两脉冲的等价关系


指数形脉冲可通过电容放电产生,E为高压电源。

当TI合T2开时,电容C充电到UC=E。

当T1开T2合时,电容C放电,电阻负载RL上获得的电压为指数脉冲,放电的时间常数。

当Ri=RL时,负载RL初始电压1/2E,脉冲宽度tp为负载电压由UP降到1/2Up的时间。经计算可得,一般取1us。

负载电压上升时间取决于放电电容C和配线分布电感。为模拟配线阻抗,可取Ri=50。


矩形脉冲可通过同轴电缆放电产生,其储能元件为同轴电缆。利用电缆芯线与屏蔽层间的电容来储能,特性阻抗Z0为50欧姆,电缆芯线经充电电阻R充电到UB=E,开关T闭合时,若RL=Z0,则UB突然由E降到1/2E,等效于在B点接人(-E/2)的电压。此电压以电磁波速度传到A点,由于R>>Z。,相当于开路状态,入射至A点的电波全部反射回B点,与B点原E/2电压叠加后,使UB=0。所以在负载上形成矩形脉冲,其幅值Ut=E/2,脉冲宽度tr=2l/v(l为电缆长度,v为电磁波在电缆中的传播速度2x105m/s).脉冲上升时间可达1ns,每米电缆所对应的脉宽为10ms。


在我国市场上用于汽车电子装置传导干扰敏感度测试的主要是瑞士夏弗纳(SCHAFFNER)公司生产的系列指数波脉干扰模拟器。该公司的NSG5000系统具有程控功能,采用WINDOWS系统软件控制,可按标淮需要模拟输出各种测试脉冲。

近几年来国内也有不少单位从事干扰模拟器的研究,武汉汽车工业大学研制的汽车传导干扰模拟器亦具有程序控制功能。

⑶ 辐射敏感度测试

辐射敏感度测试系统一般由场强激励器(信号发生器、功率放大器、发射天线)、场强检测设备(场强探测器或测量仪)、被测设备和监测被测设备工作性能用的测量设备四部分组成。

其中心问题是如何建立已知的、均匀的、高强度的宽频率带敏感场,且敏感场辐射的场强重复性要好,并要求敏感场不影响周围设备(包括测试设备)的正常工作。特别是当被测设备的尺寸较大时,要实现上述要求是相当困难的。

美国在这个领域的研究在世界上处于领先位置,先后提出了多种替代方法,如平行板带状线法、长线天线法、横向电磁波传输小室法等,用来产生适合于不同大小被测设备且有不同频带的敏感场。

辐射敏感度测试的场地可以是室外空旷试验场,亦可以是电磁屏蔽室,各种辐射敏感度测试方法祥见美国SAEJ1113及SAE1812等标准。


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