CN218767852U - 一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车载电源系统制造技术领域，提供一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，设置升压电路及两组降压电路，分别连接待测设备，一组作为待测设备的系统供电，另一组作为待测设备的启动信号，在降压电路的输出端设置反馈电路进行输出电压的一级自反馈调节；同时微处理器通过采集电路获取到输出电压后，将其与预先存储的预设电压进行比较，进而生成调节信号通过第一调节模块、第二调节模块输入电源管理模块，进行输出电压的二级自反馈调节；同时，输出电压的电压波形可以快速变化，满足电源系统瞬时短路的测试要求；并且具有大功率、高效率、高精度等特点，并且可通过PC下载设定不同的电压波形，进而模拟各种不同的电压波形状况。

Description

一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路

技术领域

本实用新型涉及车载电源系统制造技术领域，尤其涉及一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路。

背景技术

车载电源系统的应用环境比普通电源系统要复杂，因为汽车内的电磁环境较为恶劣。汽车的电气设备在运行时会产生大量电磁干扰，这些干扰的频带很宽，通过传导、耦合或者辐射的方式，传播到电源系统内，进而影响到电子设备的正常工作。最恶劣的情况往往是由于车辆自身产生的干扰所产生的，如点火系统、发电机及整流器系统的干扰脉冲。例如，国际标准ISO7637针对道路车辆及其挂车内通过传导和耦合引起的电干扰，提出了沿电源线的电瞬态传导及测试方法，适用于12V或24V的电气系统车辆。

车辆正常运行时产生的电磁骚扰通过传导、耦合的方式进入车载电子设备的电源线和信号线，造成其功能降低、短暂故障甚至永久损坏。汽车电子抗扰度测试系统模拟车辆正常运行时产生的各种典型电磁骚扰，同时可模拟车辆启动、开关电子装置和电池充放电状态下、车载供电电源的变化情况。行业上的汽车电子抗扰度测试系统价格昂贵，达100万以上；并且无法模拟电压波形快速跌落(1ms内降低到0V)，无法满足电源系统瞬时短路的测试要求。

发明内容

本实用新型提供一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，解决了现有的汽车电子抗扰度测试系统价格昂贵，且无法模拟电压波形快速跌落，无法满足电源系统瞬时短路的测试要求的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，包括电源管理模块及与其连接的第一降压电路、第二降压电路、升压电路、第一反馈电路、第二反馈电路和电压调节电路；所述第一反馈电路的输入端接入所述第一降压电路的输出端，输出端接入所述电源管理模块的第一反馈端；所述第二反馈电路的输入端接入所述第二降压电路的输出端，输出端接入所述电源管理模块的第二反馈端；

所述电压调节电路包括微处理器及与其连接第一调节模块、第二调节模块、第一采集模块和第二采集模块，所述微处理器包括第一采样端、第二采样端、第一调节端口和第二调节端口，所述第一采样端、第二采样端分别与所述第一采集模块、所述第二采集模块的输出端连接，所述第一调节端口和第二调节端口分别与所述第一调节模块、所述第二调节模块的输入端连接；所述微处理器还与PC机通讯连接；

所述第一调节模块、第二调节模块的输出端分别叠加到所述第一反馈电路、第二反馈电路的输出端；所述第一采集模块、第二采集模块的输入端分别接入第一降压电路、第二降压电路的输出端；

所述升压电路将系统电压升压后输入所述第一降压电路、第二降压电路，得到待测设备所需要的直流电压；所述第一反馈电路和所述第二反馈电路将从所述第一降压电路、第二降压电路输出端采集的第一输出电压、第二输出电压反馈到所述第一反馈端、第二反馈端；同时所述微处理器通过第一采集模块和第二采集模块分别采集所述第一输出电压、第二输出电压，并通过输出所述第一调节模块、第二调节模块分别输出第一调节信号、第二调节信号叠加到所述第一反馈电路、第二反馈电路的输出端，驱动所述电源管理模块完成输出电压调节。

在进一步的实施方案中，所述升压电路包括第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容、第一电感和第一二极管；

当所述第一开关管、第二开关管均为N沟道MOS管时，所述第一开关管的栅极与所述电源管理模块连接、源极接地、漏极与所述第二开关管的漏极连接；所述第二开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极与所述第一降压电路、第二降压电路连接，漏极通过所述第一电感与接入系统电源；所述第一电容的一端与系统电源连接，另一端接地；所述第二电容的一端与所述第二开关管的源极连接，另一端接地；所述第一二极管的正极、负极分别与所述第二开关管的漏极、源极连接。

在进一步的实施方案中，所述第一降压电路包括第三开关管、第四开关管、第二电感和第三电容；

当所述第三开关管、第四开关管均为N沟道MOS管时，所述第三开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极与所述第二电感的一端连接，漏极与所述升压电路连接；所述第四开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极接地，漏极与所述第二电感的一端连接；所述第二电感的另一端作为第一输出端与待测设备连接，还通过所述第三电容接地。

在进一步的实施方案中，所述第二降压电路包括第五开关管、第六开关管、第三电感和第四电容；

当所述第五开关管、第六开关管均为N沟道MOS管时，所述第五开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极与所述第三电感的一端连接，漏极与所述升压电路连接；所述第六开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极接地，漏极与所述第三电感的一端连接；所述第三电感的另一端作为第二输出端与待测设备连接，还通过所述第四电容接地。

在进一步的实施方案中，所述第一反馈电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端接入所述第一降压电路的输出端，另一端通过所述第二电阻接地、还与所述第一反馈端连接；

所述第二反馈电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端接入所述第二降压电路的输出端，另一端通过所述第四电阻接地、还与所述第二反馈端连接。

在进一步的实施方案中，所述第一采集模块包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端接入所述第一降压电路的输出端，另一端通过所述第六电阻接地、还与所述微处理器连接；

所述第二采集模块包括第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端接入所述第二降压电路的输出端，另一端通过所述第八电阻接地、还与所述微处理器连接。

在进一步的实施方案中，所述第一调节模块包括第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一调节端口连接，另一端与所述第一反馈端连接；

所述第二调节模块包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第二调节端口连接，另一端与所述第二反馈端连接。

在进一步的实施方案中，所述微处理器包括第一采样端、第二采样端、第一调节端口和第二调节端口，所述第一采样端、第二采样端分别与所述第一采集模块、所述第二采集模块连接，所述第一调节端口和第二调节端口分别与所述第一调节模块、所述第二调节模块连接。

本方案设置升压电路及两组降压电路，分别连接待测设备，一组作为待测设备的系统供电(BATT)，另一组作为待测设备的启动信号，在降压电路的输出端设置反馈电路(第一反馈电路、第二反馈电路)进行输出电压的一级自反馈调节；同时微处理器通过采集电路(第一采集模块、第二采集模块)获取到输出电压后，将其与预先存储的预设电压进行比较，进而生成调节信号通过第一调节模块、第二调节模块输入电源管理模块，进行输出电压的二级自反馈调节，实现输出电压的稳定控制；同时，输出电压的电压波形可以快速变化，满足电源系统瞬时短路的测试要求；并且具有大功率、高效率、高精度等特点，并且可通过PC下载设定不同的电压波形，进而模拟各种不同的电压波形状况。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种瞬态传导抗干扰测试系统框架图；

图2是本实用新型实施例提供的图1的硬件电路图；

其中：电源管理模块1，第一降压电路2，第二降压电路3，升压电路4，第一反馈电路5，第二反馈电路6，电压调节电路7(图中未标示)，微处理器71、第一调节模块72、第二调节模块73、第一采集模块74、第二采集模块75。

第一电阻R1～第十电阻R10，第一开关管Q1～第六开关管Q6，第一电容C1～第四电容C4，第一电感L1～第三电感L3；第一采样端ADC1、第二采样端ADC2、第一调节端口DAC1、第二调节端口DAC2。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。

本实用新型实施例提供的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，如图1、图2所示，在本实施例中，包括电源管理模块1及与其连接的第一降压电路2、第二降压电路3、升压电路4、第一反馈电路5、第二反馈电路6和电压调节电路7；

第一反馈电路5的输入端接入第一降压电路2的输出端，输出端接入电源管理模块1的第一反馈端；第二反馈电路6的输入端接入第二降压电路3的输出端，输出端接入电源管理模块1的第二反馈端；

电压调节电路7包括微处理器71及与其连接第一调节模块72、第二调节模块73、第一采集模块74和第二采集模块75，微处理器71包括第一采样端ADC1、第二采样端ADC2、第一调节端口DAC1和第二调节端口DAC2，第一采样端ADC1、第二采样端ADC2分别与第一采集模块74、第二采集模块75的输出端连接，第一调节端口DAC1和第二调节端口DAC2分别与第一调节模块72、第二调节模块73的输入端连接；微处理器71还与PC机通讯连接；

第一调节模块72、第二调节模块73的输出端分别叠加到第一反馈电路5、第二反馈电路6的输出端，第一采集模块74、第二采集模块75的输入端分别接入第一降压电路2、第二降压电路3的输出端。

升压电路4将系统电压升压后输入第一降压电路2、第二降压电路3，得到待测设备所需要的直流电压；第一反馈电路5和第二反馈电路6将从第一降压电路2、第二降压电路3输出端采集的第一输出电压、第二输出电压反馈到第一反馈端、第二反馈端；同时微处理器71通过第一采集模块74和第二采集模块75分别采集第一输出电压、第二输出电压，并通过输出第一调节模块72、第二调节模块73分别输出第一调节信号、第二调节信号叠加到第一反馈电路5、第二反馈电路6的输出端，驱动电源管理模块1完成输出电压调节。

在本实施例中，电源管理模块1采用TPS43332 DC-DC电源管理模块1，其内置第一降压调节器、第二降压调节器和升压调节器，升压调节器与升压电路4中第一开关管Q1、第二开关管Q2的栅极连接；第一降压调节器包括分别与第三开关管Q3栅极、第四开关管Q4栅极连接的控制端，与第一反馈电路5连接的第一反馈端；第二降压调节器包括分别与第五开关管Q5栅极、第六开关管Q6栅极连接的控制端，与第二反馈电路6连接的第二反馈端。

在进一步的实施方案中，升压电路4包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第一二极管；

当第一开关管Q1、第二开关管Q2均为N沟道MOS管时，第一开关管Q1的栅极与电源管理模块1连接、源极接地、漏极与第二开关管Q2的漏极连接；第二开关管Q2的栅极与电源管理模块1连接，源极与第一降压电路2、第二降压电路3连接，漏极通过第一电感L1与接入系统电源；第一电容C1的一端与系统电源连接，另一端接地；第二电容C2的一端与第二开关管Q2的源极连接，另一端接地；第一二极管的正极、负极分别与第二开关管Q2的漏极、源极连接。

在进一步的实施方案中，第一降压电路2包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、第二电感L2和第三电容C3；

当第三开关管Q3、第四开关管Q4均为N沟道MOS管时，第三开关管Q3的栅极与电源管理模块1连接，源极与第二电感L2的一端连接，漏极与升压电路4连接；第四开关管Q4的栅极与电源管理模块1连接，源极接地，漏极与第二电感L2的一端连接；第二电感L2的另一端作为第一输出端与待测设备连接，还通过第三电容C3接地。

在进一步的实施方案中，第二降压电路3包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第三电感L3和第四电容C4；

当第五开关管Q5、第六开关管Q6均为N沟道MOS管时，第五开关管Q5的栅极与电源管理模块1连接，源极与第三电感L3的一端连接，漏极与升压电路4连接；第六开关管Q6的栅极与电源管理模块1连接，源极接地，漏极与第三电感L3的一端连接；第三电感L3的另一端作为第二输出端与待测设备连接，还通过第四电容C4接地。

在进一步的实施方案中，第一反馈电路5包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端接入第一降压电路2的输出端，另一端通过第二电阻R2接地、还与第一反馈端连接；

第二反馈电路6包括第三电阻R3和第四电阻R4，第三电阻R3的一端接入第二降压电路3的输出端，另一端通过第四电阻R4接地、还与第二反馈端连接。

在进一步的实施方案中，第一采集模块74包括第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5的一端接入第一降压电路2的输出端，另一端通过第六电阻R6接地、还与微处理器71连接；

第二采集模块75包括第七电阻R7和第八电阻R8，第七电阻R7的一端接入第二降压电路3的输出端，另一端通过第八电阻R8接地、还与微处理器71连接。

在进一步的实施方案中，第一调节模块72包括第九电阻R9，第九电阻R9的一端与微处理器71的第一调节端口DAC1连接，另一端与第一反馈端连接；

第二调节模块73包括第十电阻R10，第十电阻R10的一端与微处理器71的第二调节端口DAC2连接，另一端与第二反馈端连接。

其中，微处理器71内置运算模块，运算模块可用于比较输出波形中的预设电压和ADC端口(第一采样端ADC1、第二采样端ADC2)采样到的当前输出电压值，并对其进行差值偏移运算，进而根据运算结果通过DAC端口(第一调节端口DAC1和第二调节端口DAC2)输出两路DAC信号，调节第一降压电路2、第二降压电路3的输出预设电压。其中，采样计算为常规的微处理器71的功能，属于现有技术，因此本实施例不再赘述。

以14.4V的系统电压为例，本实用新型的工作原理如下：

1)14.4V的系统电压经过升压电路4后，输出50V直流电压，50V直流电压经过第一降压电路2、第二降压电路3后输出14.4V电压，其中第一降压电路2的输出作为待测设备的电源BATT，第二降压电路3的输出作为待测设备的启动控制信号ACC；

2)通过PC机设置第一降压电路2和/或第二降压电路3的输出电压波形(即测试波形)，在本实施例中，测试波形为ISO7637测试波形，并通过发送给微处理器71；

3)微处理器71的运算模块在接收到PC机设置好的测试波形后，通过第一采样端ADC1、第二采样端ADC2读取当前第一降压电路2、第二降压电路3的输出电压，对两者进行比较，如果存在差异，则通过第一调节端口DAC1和第二调节端口DAC2输出电压调节信号；

4)电压调节信号叠加在电源管理模块1的反馈端(第一反馈端、第二反馈端)，改变反馈端的电压，从而使第一降压电路2和/或第二降压电路3的输出电压与测试波形中的电压一致。

由于微处理器71STM23内部DAC转换时间低于3us，ADC采样时间低1us，从而可以使第一降压电路2和/或第二降压电路3的电压波形可以快速变化(例如在1ms内从14.4V跌落到0V)，满足各种测试(例如ISO7637)波形的要求。

本实用新型实施例设置升压电路4及两组降压电路，分别连接待测设备，一组作为待测设备的系统供电(BATT)，另一组作为待测设备的启动信号，在降压电路的输出端设置反馈电路(第一反馈电路5、第二反馈电路6)进行输出电压的一级自反馈调节；同时微处理器71通过采集电路(第一采集模块74、第二采集模块75)获取到输出电压后，将其与预先存储的预设电压进行比较，进而生成调节信号通过第一调节模块72、第二调节模块73输入电源管理模块1，进行输出电压的二级自反馈调节，实现输出电压的稳定控制；同时，输出电压的电压波形可以快速变化，满足电源系统瞬时短路的测试要求；并且具有大功率、高效率、高精度等特点，并且可通过PC下载设定不同的电压波形，进而模拟各种不同的电压波形状况。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：包括电源管理模块及与其连接的第一降压电路、第二降压电路、升压电路、第一反馈电路、第二反馈电路和电压调节电路；所述第一反馈电路的输入端接入所述第一降压电路的输出端，输出端接入所述电源管理模块的第一反馈端；所述第二反馈电路的输入端接入所述第二降压电路的输出端，输出端接入所述电源管理模块的第二反馈端；

所述电压调节电路包括微处理器及与其连接第一调节模块、第二调节模块、第一采集模块和第二采集模块，所述微处理器包括第一采样端、第二采样端、第一调节端口和第二调节端口，所述第一采样端、第二采样端分别与所述第一采集模块、所述第二采集模块的输出端连接，所述第一调节端口和第二调节端口分别与所述第一调节模块、所述第二调节模块的输入端连接；所述微处理器还与PC机通讯连接；

所述第一调节模块、第二调节模块的输出端分别叠加到所述第一反馈电路、第二反馈电路的输出端；所述第一采集模块、第二采集模块的输入端分别接入第一降压电路、第二降压电路的输出端；

所述升压电路将系统电压升压后输入所述第一降压电路、第二降压电路，得到待测设备所需要的直流电压；所述第一反馈电路和所述第二反馈电路将从所述第一降压电路、第二降压电路输出端采集的第一输出电压、第二输出电压反馈到所述第一反馈端、第二反馈端；同时所述微处理器通过第一采集模块和第二采集模块分别采集所述第一输出电压、第二输出电压，并通过输出所述第一调节模块、第二调节模块分别输出第一调节信号、第二调节信号叠加到所述第一反馈电路、第二反馈电路的输出端，驱动所述电源管理模块完成输出电压调节。

2.如权利要求1所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述升压电路包括第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容、第一电感和第一二极管；

当所述第一开关管、第二开关管均为N沟道MOS管时，所述第一开关管的栅极与所述电源管理模块连接、源极接地、漏极与所述第二开关管的漏极连接；所述第二开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极与所述第一降压电路、第二降压电路连接，漏极通过所述第一电感与接入系统电源；所述第一电容的一端与系统电源连接，另一端接地；所述第二电容的一端与所述第二开关管的源极连接，另一端接地；所述第一二极管的正极、负极分别与所述第二开关管的漏极、源极连接。

3.如权利要求1所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第一降压电路包括第三开关管、第四开关管、第二电感和第三电容；

当所述第三开关管、第四开关管均为N沟道MOS管时，所述第三开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极与所述第二电感的一端连接，漏极与所述升压电路连接；所述第四开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极接地，漏极与所述第二电感的一端连接；所述第二电感的另一端作为第一输出端与待测设备连接，还通过所述第三电容接地。

4.如权利要求1所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第二降压电路包括第五开关管、第六开关管、第三电感和第四电容；

当所述第五开关管、第六开关管均为N沟道MOS管时，所述第五开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极与所述第三电感的一端连接，漏极与所述升压电路连接；所述第六开关管的栅极与所述电源管理模块连接，源极接地，漏极与所述第三电感的一端连接；所述第三电感的另一端作为第二输出端与待测设备连接，还通过所述第四电容接地。

5.如权利要求1或3所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第一反馈电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端接入所述第一降压电路的输出端，另一端通过所述第二电阻接地、还与所述第一反馈端连接。

6.如权利要求1或4所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第二反馈电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端接入所述第二降压电路的输出端，另一端通过所述第四电阻接地、还与所述第二反馈端连接。

7.如权利要求1或3所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第一采集模块包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端接入所述第一降压电路的输出端，另一端通过所述第六电阻接地、还与所述微处理器连接。

8.如权利要求1或4所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第二采集模块包括第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端接入所述第二降压电路的输出端，另一端通过所述第八电阻接地、还与所述微处理器连接。

9.如权利要求7所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第一调节模块包括第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一调节端口连接，另一端与所述第一反馈端连接。

10.如权利要求8所述的一种瞬态传导抗干扰测试信号产生电路，其特征在于：所述第二调节模块包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第二调节端口连接，另一端与所述第二反馈端连接。

Images