汽车电子EMC试验标准ISO11452-8解析
近海
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2020.04.17
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1 概述

ISO11452-8描述了乘用车或商用车上的电子零部件关于磁场抗扰度的测试方法。关于磁场干扰源被分成了两类:一类是“内部磁场”干扰源,比如车辆内部的电动机、制动器等;另一类是“外部磁场”干扰源,比如动力传输线、充电站等。进行测试时,需要将被测设备DUT暴露在磁场中。

辐射环方法用于测试尺寸比较小的被测设备,也可以用来测试尺寸比较大的设备,这时要将辐射环布置在多个位置进行测试。

另外也可以采用亥姆霍兹线圈法,但是这种测试方法受DUT尺寸和亥姆霍兹线圈尺寸的限制。

本标准适用的电磁干扰信号仅限于连续的窄带电磁场。

2 试验条件

2.1 通用条件

本测试方法适用的频率范围为直流信号和15Hz~150KHz。

试验条件应符合ISO11452-1中的相关规定,包括如下内容:

试验温度:(23±5)℃

供电电压:12V系统为(13±1)V;24V系统为(26±2)V

驻留时间:不小于1秒

试验严酷等级

试验严酷等级分为内部场和外部场,具体参数如下:

2.2 频率步长

应该在直流和16.67Hz、50Hz、60Hz、150Hz及180Hz这些频率点进行测试,并且步长不能超过标准中规定的步长,如下表所示。最终确定的步长应该在试验报告中记录。

注:16.67Hz、50Hz和60Hz这几个频率的5次谐波频率点也可以测试。

如果发现DUT的敏感阈值与选定的测试等级非常接近,那么测试频率步长要相应降低以发现最精确的敏感阈值门限。

3 试验场所

不要求在屏蔽室内进行。

4 测试设备

4.1 总则

应包括如下设备:

场发生设备:辐射环或亥姆霍兹线圈

磁场强度监控器

低频信号发生器

低频信号放大器

电压表

电流表

人工网络

4.2 场发生设备

4.2.1 辐射环

推荐使用辐射环MIL STD 461 F(不适用于高等级直流磁场),任何类似的线圈都可以使用。MIL STD 461 F线圈参数如下:

直径:120mm

匝数:20

导线:直径大约2.0mm(AWG12)

如果直流场强达3000A/m,需要符合VG 95377-13标准的特制线圈。

4.2.2 亥姆霍兹线圈

理想情况下,亥姆霍兹线圈产生一个均匀磁场,所以在此测试中也是用来将DUT暴露在一个均匀磁场中看其表现。

亥姆霍兹线圈的半径由DUT的尺寸决定。为了得到一个均匀磁场(±10%),线圈和DUT应满足如下图所示,图中均匀磁场区域的最小尺寸为300mm x 300mm x 300mm。

线圈的自谐振频率应大于150KHz。

4.3 电流监视器

电流监视器应能在直流和15Hz~150kHz频率范围内测量电流的RMS值,可以通过夹钳测量,也可以通过分流电阻测量。

4.4 磁场强度监视器

对于辐射环测试法来说,磁场强度监视器应基于以下原则使用:

对直流信号来说,磁场强度监视器应该是一个基于霍尔传感器的测试设备。典型的磁场强度监视器要能测量最小3000A/m的场强。

如果频率≥15Hz,推荐使用具有以下参数的环状传感器作为磁场强度监视器:

(1) 直径:40mm;

(2) 匝数:51;

(3) 导线:大于0.071mm;

(4) 屏蔽材料:防静电;

(5) 校准因子:参考制造商给出的数据。

4.5 DUT的激励及监控设备

如果在试验计划中有要求,DUT的执行机构要最小程度影响电磁场特性,如采用塑料按键或气动塑料管等。

DUT监控设备的连接可以使用光纤或高阻抗导线,选用其它导线时也需要尽量减少干扰。导线的方向、长度以及摆放位置都需要详细文档化以保证测试结果的可再现性。

5 测试布置

5.1 总则

测试区域应能够容纳所有相关的测试设备,并且不能有影响测试结果的任何干扰存在。磁场发生器(辐射环或亥姆霍兹线圈)距离DUT监视设备不小于2m,另外磁场发生器距离任何平行于线圈平面的金属表面不小于1m。

5.2 电源

电源应符合ISO11452-1的规定。

5.3 测试线束和DUT的放置

线束要尽量减小线束内部的查分耦合效应,同时也要减小对负载及电源的干扰。线束和DUT要放置在一个绝缘、非铁磁性、低磁导率的材料上(如木桌)。

5.4 辐射环测试

辐射环法系统布置如下图所示。

(1) DUT的每个面都要被分割为100mm x 100mm或更小的区域。辐射环要平行DUT的表面并且距离每个区域中心50mm。

(2) 此外,辐射环应放置在每个电气接口连接器和任何连接的磁性传感器上,要保证辐射环和磁性传感器之间有最大的耦

和度。

(3) 线束中的所有导线要按照实际的车载应用进行端接或空载,如有必要可安装实际的负载或执行机构。

5.5 亥姆霍兹线圈测试

测试布置图如下图所示。

(1) DUT选择一个轴向(X、Y、Z)放置在亥姆霍兹线圈产生的均匀磁场中,由绝缘、低磁导率的材料支撑。

(2) DUT的线束垂直朝下布置,远离线圈放到支撑物上或连接到监视设备。

(3) 线束中的所有导线要按照实际的车载应用进行端接或空载,如可能要安装实际的负载或执行机构。

DUT通过5uH/50Ω的人工网络连接到电源。

6 测试步骤

6.1 通用要求

(1)诸如干扰源、线束等的布置都要按照测试标准要求进行,如果有任何与标准要求不符的地方,都要在试验报告中记录。

(2)DUT要工作在典型负载条件下,其它条件也要与车载实际应用一致。这些工作条件要在试验计划中明确定义,以保证试验具有可重复性。

(3)对辐射环法来说,DUT的测试点要在试验计划中明确定义。

(4)对亥姆霍兹线圈法来说,DUT的朝向(X、Y、Z)要在试验计划中明确定义。

6.2 测试计划

测试计划应包括以下内容:

测试方法;

测试设备布置;

辐射环法中的测试点;

亥姆霍兹线圈法中的DUT朝向;

规定测试频率及频段;

DUT工作模式;

DUT验收标准;

DUT监控条件;

测试严酷等级;

测试报告;

任何区别与ISO11452-1规定的地方。

每个DUT都要在最能体现道路安全及可用性的工作模式下进行测试,至少包括待机模式和全负载模式。

6.3 测试方法

6.3.1 辐射环方法

6.3.1.1 通用要求

测试需要在直流和一个附加频率点进行校准,利用线圈电流作为参数用于场校准和测试,按以下两步执行:

(1) 对直流和附加频点进行校准(不连接DUT、线束及外围设备);

(2) 连接线束和外围设备对DUT进行测试。

6.3.1.2 校准

规定的测试等级需要定期在直流和附加频点上进行校准,通过记录产生特定场强所需的线圈电流。这种校准需要用一个未调制的正弦波进行。辐射环校准连接布置图如下。

6.3.1.3 DUT测试

将DUT放置在测试区域,按照测试计划中定义的测试严酷等级计算得出的数值加载测试信号,需要在DUT的3个轴向上进行测试。

6.3.1.4 测试步骤

(1)把辐射环放置在距离DUT测试点50mm处;

(2)产生与计算值对应的磁场强度;

(3)在每个频率点处驻留最少1s;

(4)监控DUT的任何功能异常,并记录对应的场强;

(5)在其它测试点重复以上步骤。

6.3.2 亥姆霍兹线圈法

6.3.2.1 通用要求

亥姆霍兹线圈法测试采用替代法进行,该方法在校准和测试中使用线圈电流作为参考,按以下两步执行:

(1) 对直流和附加频点进行校准(不连接DUT、线束及外围设备);

(2) 连接线束和外围设备对DUT进行测试。

产生场强所需的线圈电流在场校准阶段确定。

6.3.2.2 校准

规定的测试等级需要定期在直流和附加频点上进行校准,通过记录产生特定场强所需的线圈电流。这种校准需要用一个未调制的正弦波进行,校准连接布置图如下。

6.3.2.3 DUT测试

测试时,把DUT和相关线束暴露在基于测试计划中的校准值产生的测试信号中。

(1) 把DUT放置在亥姆霍兹线圈产生的均匀磁场中;

(2) 在每个频率点处,DUT和线束驻留时间最小为1s;

(3) 如果DUT出现任何异常,记录对应的频率和场强;

(4) 在DUT的另外两个轴向上重复以上步骤。

6.4 测试报告

测试结束后应出具测试报告,应包括测试设备、测试场所、被测系统、频率、测试等级、系统交互以及其它与测试相关的内容。

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