CN114740293A - 一种汽车dc-dc转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置 - Google Patents

一种汽车dc-dc转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种汽车DC‑DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,包括待测DC‑DC转换器和瞬态波形发生器;待测DC‑DC转换器的输入端连接有用于为待测DC‑DC转换器提供工作电压的直流高压电压源,待测DC‑DC转换器的输出端连接有可调负载;瞬态波形发生器通过干扰耦合器与待测DC‑DC转换器的输出端电性连接;待测DC‑DC转换器的输出端还连接有用于监控待测DC‑DC转换器工作时的输出电压及输出电流的监控系统。本发明所述的一种汽车DC‑DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置弥补了当前测试无法对电源输出类测试的空白,通过对DC‑DC测试,能够验证其在工作状态下对整车由于负载切换等产生的瞬态波形的抗干扰能力,提升DC‑DC的使用安全性。

Description

一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置
技术领域
本发明属于新能源汽车车载产品电磁兼容测试技术领域,尤其是涉及一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置。
背景技术
近些年来,汽车上使用的电气/电子模块的数量急剧增加,这些模块用于许多不同的功能,包括发动机和变速箱控制、舒适和娱乐功能(收音机、空调和加热器)以及关键安全功能(防抱死制动系统和安全气囊系统),所有电气和电子系统都必须在不相互干扰的情况下运行,并且不对外部干扰信号做出反应;当系统由于继电器切换,或当感性负载被激活和停用时,会在车辆中产生瞬态脉冲;另外,由于车辆布线的固有的寄生特性,在设备开关操作时,会导致沿车辆布线系统的电流发生变化,也会在电源线上产生瞬态脉冲,这些瞬态脉冲会导致连接到系统电源的电子产品出现功能异常或损坏;为了保证汽车电子零部件的可靠性,在零部件设计时,必须要考虑零部件对这些瞬变脉冲的抑制或隔离,产品也必须通过试验来验证自身的抗扰能力。
传统内燃机汽车由发电机及蓄电池供电,由于发电机和蓄电池自身特性,瞬态脉冲不会对其工作造成影响,所以目前针对瞬态传导抗扰的测试装置也是基于被测设备是电力消耗产品而设计,即由测试装置同时提供电源以及瞬态脉冲波形。纯电动汽车取消了传统的发电机设计,由车载直流-直流转换器(以下简称DC-DC)对低压零部件提供电能,由开关产生的部分瞬态脉冲波形会同时出现在低压零部件的电源端与DC-DC的低压输出端,目前的测试设备只能测试低压电气消耗零部件的传导抗扰能力,无法对DC-DC的低压输出进行传导抗扰测试;因此,本专利申请设计了一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,以解决目前的测试设备无法对DC-DC转换器的低压输出端口进行传导抗扰测试的问题。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,包括待测DC-DC转换器和瞬态波形发生器;
待测DC-DC转换器的输入端连接有用于为待测DC-DC转换器提供工作电压的直流高压电压源,待测DC-DC转换器的输出端连接有可调负载;
瞬态波形发生器通过干扰耦合器与待测DC-DC转换器的输出端电性连接;
待测DC-DC转换器的输出端还连接有用于监控待测DC-DC转换器工作时的输出电压及输出电流的监控系统。
进一步的,待测DC-DC转换器的输入端还连接有用于模拟待测DC-DC转换器工作时的外围环境的辅助设备。
进一步的,瞬态波形发生器的接地端、干扰耦合器的接地端均与待测DC-DC转换器的低压直流负极端连接。
进一步的,干扰耦合器包括正脉冲耦合器;
正脉冲耦合器包括稳压二极管D1,稳压二极管D1的阳极端连接瞬态波形发生器,稳压二极管D1的阴极端并联连接有电阻R1、电容C1,电阻R1和电容C1的另一端连接DC-DC转换器输出端。
进一步的,干扰耦合器包括负脉冲耦合器;
负脉冲耦合器包括稳压二极管D2,稳压二极管D2的阳极端连接瞬态波形发生器,稳压二极管D2的阴极端并联连接有电阻R2、电容C2,电阻R2和电容C2的另一端连接DC-DC转换器输出端。
进一步的,监控系统包括用于监控DC-DC转换器的输出电流的电流监控探头,电流监控探头接入至DC-DC转换器的输出端与可调负载的连接线路上;
还包括用于监控DC-DC转换器的输出电压的电压电控探头,电压电控探头接入至DC-DC转换器的输出端与可调负载的连接线路上。
相对于现有技术,本发明所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置具有以下有益效果:
本发明所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置弥补了当前测试无法对电源输出类测试的空白,通过对DC-DC测试,能够验证其在工作状态下对整车由于负载切换等产生的瞬态波形的抗干扰能力,提升DC-DC的使用安全性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的产生脉冲1电路连接图;
图2为本发明实施例所述的产生脉冲2a电路连接图;
图3为本发明实施例所述的产生脉冲2b电路连接图;
图4为本发明实施例所述的产生脉冲3a和3b电路连接图;
图5为本发明实施例所述的脉冲2a波形图;
图6为本发明实施例所述的脉冲2a参数表;
图7为本发明实施例所述的脉冲3a波形图;
图8为本发明实施例所述的脉冲3a参数表;
图9为本发明实施例所述的脉冲3b波形图;
图10为本发明实施例所述的脉冲3b参数表;
图11为本发明实施例所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置电路图;
图12为本发明实施例所述的正脉冲耦合器电路图;
图13为本发明实施例所述的负脉冲耦合器电路图;
图14为本发明实施例所述的测试流程图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
汽车电子电气产品必须经过瞬态抗干扰测试,以抵抗车辆电源上复杂的波形,目前,最常用的测试标准是GB/T21437.2-2008,利用该标准定义的标准化的电源线瞬态干扰波形和测试方法,可满足绝大多数车辆对零部件电源瞬态传导抗扰的需求。
其中,脉冲1模拟电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象,其示意图如图1所示,负载1为感性负载,当开关S断开时,由于负载1上电流发生变化,造成负载1两端产生反向的感应电压,该电压会同时出现在与负载1并联的负载2上,由于S已经断开,故该反向电压不会出现在靠近蓄电池及DC-DC转换器一侧;由上述分析,DC-DC转换器的低压输出端不会出现脉冲1瞬态波形。
脉冲2a模拟当负载电流突然中断时,由于线束寄生电感L原因造成的瞬态现象,其示意图如2所示,当开关S断开时,由于线束上电流变化以及线束本身寄生电感的存在,会在负载1以及DC-DC转换器输出端上同时出现脉冲2a的瞬态波形。
脉冲2b模拟电源切断后,直流电机由于惯性作用充当发电机M,在与其并联的DUT上产生的瞬态干扰,脉冲2b的示意图如3所示,当开关S断开时,直流电机M由于惯性继续运行,会在与其并联的负载1两端产生脉冲2b的瞬态波形,由于开关S已经切断,该瞬态波形不会出现在DC-DC转换器的输出侧。
脉冲3a及脉冲3b模拟由于线束分布电容和分布电感的存在,在开关过程引起的瞬态现象,如图4所示,当开关S做切换动作时,在负载1、2以及DC-DC转换器输出端会产生脉冲3a及3b波形。
脉冲4模拟内燃机起动机电路通电时产生的电源电压的降低;脉冲5模拟在断开亏电状态的电池时,交流发电机上由于电流瞬时减小而产生的电压骤增的瞬态现象;新能源汽车不配置发动机启动电机以及发电机,所以脉冲4和脉冲5(含脉冲5a及脉冲5b)不适用于新能源车型。
据上述分析,根据电动车DC-DC转换器的实际工况,在GB/T21437.2-2008规定的测试脉冲中,适用于电动车DC-DC转换器输出端测试的瞬态脉冲波形有脉冲2a,脉冲3a以及脉冲3b。
根据GB/T21437.2-2008规定,脉冲2a、3a、3b的波形及参数规定如图5至图10所示,根据前文分析,标准中的波形适用于低压电气消耗类零部件的传导抗扰测试,即测试设备同时提供电源供电以及干扰脉冲,图中UA即测试设备对被测设备的供电分量。
如图11所示,一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,包括待测DC-DC转换器和瞬态波形发生器;
待测DC-DC转换器的输入端连接有直流高压电压源,直流高压源模拟车载电池包,为DC-DC转换器工作提供高压源,待测DC-DC转换器的输出端连接有可调负载,可调负载为DC-DC转换器提供必要的工作负载,以保证DC-DC转换器在规定的试验条件下进行试验,所述可调负载优先选择纯阻性负载,同时应考虑散热问题,根据GB/T24347-2021《电动汽车DC/DC变换器》要求,在进行电磁兼容试验时,应保证DC-DC转换器的输出功率达到30%额定功率。测试流程图如图14;
瞬态波形发生器通过干扰耦合器与待测DC-DC转换器的输出端电性连接,瞬态波形发生器1产生瞬态干扰波形,干扰耦合器可将干扰波形耦合到被测线路上,并且对被测线路上的直流分量进行隔离,以保护瞬态波形发生器;
待测DC-DC转换器的输出端还连接有用于监控待测DC-DC转换器工作时的输出电压及输出电流的监控系统。
待测DC-DC转换器的输入端还连接有用于模拟待测DC-DC转换器工作时的外围环境的辅助设备,包括但不限于12V激活电源,CAN总线以及报文等,同时,也可监控DC-DC转换器工作时的内部工作量。
瞬态波形发生器的接地端、干扰耦合器的接地端均与待测DC-DC转换器的低压直流负极端连接。
如图12所示,干扰耦合器包括正脉冲耦合器,正脉冲耦合器输入2a和3b波形脉冲;
正脉冲耦合器包括稳压二极管D1,稳压二极管D1的阳极端连接瞬态波形发生器,稳压二极管D1的阴极端并联连接有电阻R1、电容C1,电阻R1和电容C1的另一端连接DC-DC转换器输出端;二极管D1用于防止电流从DC-DC转换器输出电源倒灌至瞬态波形发生器,同时防止DC-DC转换器输出端作用在电阻上,电容C1用于隔离及耦合干扰波形,电阻R1用于释放电容能量。
如图13所示,干扰耦合器包括负脉冲耦合器,负脉冲耦合器输入3a波形脉冲;
负脉冲耦合器包括稳压二极管D2,稳压二极管D2的阳极端连接瞬态波形发生器,稳压二极管D2的阴极端并联连接有电阻R2、电容C2,电阻R2和电容C2的另一端连接DC-DC转换器输出端,二极管D2用于防止电流从DC-DC转换器输出电源倒灌至瞬态波形发生器,同时防止DC-DC转换器输出端作用在电阻上,电容C2用于隔离及耦合干扰波形,电阻R2用于释放电容能量。
监控系统包括用于监控DC-DC转换器的输出电流的电流监控探头,电流监控探头接入至DC-DC转换器的输出端与可调负载的连接线路上;
还包括用于监控DC-DC转换器的输出电压的电压电控探头,电压电控探头接入至DC-DC转换器的输出端与可调负载的连接线路上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,其特征在于:包括待测DC-DC转换器和瞬态波形发生器;
待测DC-DC转换器的输入端连接有用于为待测DC-DC转换器提供工作电压的直流高压电压源,待测DC-DC转换器的输出端连接有可调负载;
瞬态波形发生器通过干扰耦合器与待测DC-DC转换器的输出端电性连接;
待测DC-DC转换器的输出端还连接有用于监控待测DC-DC转换器工作时的输出电压及输出电流的监控系统。
2.根据权利要求1所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,其特征在于:待测DC-DC转换器的输入端还连接有用于模拟待测DC-DC转换器工作时的外围环境的辅助设备。
3.根据权利要求1所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,其特征在于:瞬态波形发生器的接地端、干扰耦合器的接地端均与待测DC-DC转换器的低压直流负极端连接。
4.根据权利要求1所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,其特征在于:干扰耦合器包括正脉冲耦合器;
正脉冲耦合器包括稳压二极管D1,稳压二极管D1的阳极端连接瞬态波形发生器,稳压二极管D1的阴极端并联连接有电阻R1、电容C1,电阻R1和电容C1的另一端连接DC-DC转换器输出端。
5.根据权利要求1所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,其特征在于:干扰耦合器包括负脉冲耦合器;
负脉冲耦合器包括稳压二极管D2,稳压二极管D2的阳极端连接瞬态波形发生器,稳压二极管D2的阴极端并联连接有电阻R2、电容C2,电阻R2和电容C2的另一端连接DC-DC转换器输出端。
6.根据权利要求1所述的一种汽车DC-DC转换器低压输出端口瞬态抗扰性测试装置,其特征在于:监控系统包括用于监控DC-DC转换器的输出电流的电流监控探头,电流监控探头接入至DC-DC转换器的输出端与可调负载的连接线路上;
还包括用于监控DC-DC转换器的输出电压的电压电控探头,电压电控探头接入至DC-DC转换器的输出端与可调负载的连接线路上。
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