本文主要进行低频DC-150kHz磁场抗扰度的原理、系统设备梳理以及试验方法介绍、软件闭环的监测。围绕辐射环、亥姆霍兹线圈、场强探头等核心技术指标进行介绍根据被测样品的体积、测试需求分析了线圈、场强探头选型的关键影响因素以及软件闭环监控的具体应用和数据分析为试验提供了理论依据和合理建议。第一章试验概述试验目的和意义模拟现实环境中的低频磁场干扰评估电子零部件在此类干扰下的耐受能力和功能性能保持性确保其在真实车辆环境中能可靠、安全的工作。确保功能安全与行车安全车辆内部及周围存在多种低频磁场源可能对敏感的电子电路尤其是基于霍尔效应、磁阻效应的传感器以及电感、变压器等元件造成干扰。试验要求ISO 11452-8、GB/T 33014.8、SAE J1113-21等标准要求的试验频率为DC150kHz交变磁场强度为1000A/mDC直流磁场为3000A/m囊括了其他车企标准的测试等级要求。试验方法低频磁场抗干扰测试是对受试设备施加一定的磁场干扰并对其工作状态进行监测以考核其抗磁场干扰的能力。典型的磁场抗干扰测试方法有辐射环法和亥姆霍兹线圈法。辐射环法天线尺寸较小发射效率高但均匀性差对于尺寸较大的产品需要多次分别暴露才能覆盖整个试验包络。亥姆霍兹线圈法发射效率低但具有很好的场均匀性易于实现尺寸适中的样品测试。试验频率条件频率范围适用于DC0Hz和15Hz150kHz。部分车厂的测试最低频率下放至5Hz。试验频率需要包含16.67Hz、50Hz、60Hz、150Hz、180Hz这几个单点频率的最大步长如下表所示试验磁场等级依据样品功能性状态分类来决定测试试验等级和内部、外部磁场测试要求。内部磁场试验等级如下表A.1外部磁场试验等级如下表A.2第二章试验系统构成整套系统的测试设备包括以下几部分1场生成装置辐射环和亥姆霍兹线圈2磁场强度监测器3低频发生器4低频放大器5电压表6电流监测器7人工网络AN与骚扰源无关仅搭建供电回路骚扰布置示意图1、场生成装置场生成装置包括辐射环和亥姆霍兹线圈其中辐射环在距离环平面50mm处的场强H50mm75.6*IH是磁场单位为A/m75.6为常数单位mI是线圈内电流值单位为A理想状况下亥姆霍兹线圈线圈会建立一个均匀的磁场区域至少为300mm*300mm*300mm亥姆霍兹线圈中心处的场强H0.7155*N*I/R其中H是磁场单位A/m0.7155是常数N是线圈匝数R是线圈半径单位mI是线圈电流单位A。1直流辐射环TBR 300、直流辐射环TBR 15002交流辐射环TBR 100交流辐射环TBR 100参数辐射环直径120mm匝数20匝磁场强度≥1000A/m1kHz≥10A/m150kHz最大电流20A线径2mm铜可用频率范围DC150kHz3直流亥姆霍兹线圈TYXH 03300、TYXH 06300、TYXH 1300根据样品的体积线圈有以下三种尺寸直径。TYXH 03300直流亥姆霍兹线圈TYXH 03300参数线圈最大电流20A磁场强度≥3000A/m线圈因数152线圈直径300mm线圈总电感≤2.5mH;直流阻抗≤0.6ΩTYXH 06300直流亥姆霍兹线圈TYXH 06300参数线圈最大电流20A磁场强度≥3000A/m线圈因数152线圈直径600mm线圈总电感≤15mH;直流阻抗≤1.6ΩTYXH 1300直流亥姆霍兹线圈TYXH 1300参数线圈最大电流30A磁场强度≥3000A/m线圈匝数150线圈直径1000mm4交流亥姆霍兹线圈TYXH 03100、TYXH 06100根据样品的体积线圈有以下三种尺寸直径。交流亥姆霍兹线圈TYXH 03100频率范围DC150kHz最大磁场强度≥1000A/m1kHz≥10A/m150kHz直径300mm最大电流20ARMS交流亥姆霍兹线圈TYXH 06100频率范围DC150kHz最大磁场强度≥1000A/m1kHz≥10A/m150kHz直径600mm最大电流20ARMS2、电流监测器电流监测器应确保在DC直流以及15Hz至150kHz的频率范围内进行均方根电流测试通过钳形电流探头或这测量分流电阻两端的电压来实现。万用表读取钳形电流探头电流值或者万用表读取分流电阻两端电压值。通过以上两种测量方法获取到电流值软件调整低频信号源下发值。3、磁场强度监测器磁场强度监测器的作用是用来测试辐射环产生的真实磁场而不是通过监测电流计算得到场强值。对于直流磁场强度监测器应基于霍尔传感器等测量仪器典型的磁场强度监测器在直流时应该能够测量至少3000A/m得磁场强度。霍尔传感器HS 5136霍尔传感器的输出同样接在电压表上用电压表读值。HS 5136传感器转换比为10001即1mV对应1A/m。以此验证电流法产生的磁场强度的准确性。对于交流应使用场强探头或者环形传感器监测以转换出电压值同样用万用表去测量电压值。场强探头推荐直径40mm匝数51典型的场强探头可以在15Hz到150kHz内测量至少1000A/m。频率下限可拓展至5Hz。两种场强探头交流场强探头的校正因子需要阅读制造商的数据软件导入此数据将传感器线圈电压转换为磁场强度。直流、交流传感器或者探头接入万用表去读值电压值转换为磁场强度4、低频发生器低频放大器RSG 40C20S纹波信号发生器主要作用是可以产生直流电压和能覆盖150kHz的低频正弦输出提供较大电流以便场发生器能产生不低于3000A/m的场强。纹波信号发生器RSG 40C20S频率范围DC300kHz开路输出最大电压MAX 80Vpp最大电流20ARMS最大功耗800W5、电压表6位半电压表精度高用此电压表监测分流电阻上的电压值或者监测钳形电流探头上的电流值完成调整场强大小的功能。6、人工网络AN测试布置搭建所需的人工网络与骚扰源无关。第三章 试验方法介绍测试线束的设计应尽量减少线束内部的不同耦合效应减少对负载箱和电源的干扰。测试线束和被测设备应尽量放置在非导电、非磁铁性、低磁导率的支撑物上比如木桌支撑板等。1、辐射环法被测设备的每个面应划分面积小于等于100mm*100mm的相等区域。辐射环应位于这些区域中每个区域中心50mm处与被测设备的面平行。除此之外辐射环也需放置在每个电气接口连接器处以及所有连接的磁传感处。即对面辐射测试、对电气接口辐射测试、对磁传感器辐射测试。标准示意图配置测试场景连接示意图软件连接配置如下低频发生器低频放大器传感器列表值监测。通过对分流电阻的电压采集软件获取到了万用表上的电压值转换为电流值计算得到场强值电流过小需要抬高低频发生器的输出电流过大需要降低低频发生器的输出。所以在搭建测试环境后测试之前需要校准场强。校准波形趋势通常需要校准两次第一次得到频率范围内的场强大致值第二次校准精调场强值。校准结束后可用霍尔传感器验证直流辐射环的场强值。验证时分流电阻的万用表可以不用监测了。霍尔传感器验证直流辐射环场强值搭建示意图1mV:1A/m校准结束后使用场强探头验证交流辐射环的场强值。需要对照制造商的场强探头矫正因子计算转换电压值。场强探头校正因子3、亥姆霍兹线圈法DUT应放置在非导电的低磁材料上位于亥姆霍兹线圈的均匀厂区内方向为三个主轴方向X、Y和Z之一。DUT线束应垂直向下走线远离线圈和监测设备。标准配置示意图测试场景连接示意图此处测试方法与测试原理与辐射环一致软件使用也一致此处不再赘述。霍尔传感器只能校验1kHz以下的频率可以使用场强探头TBM 100进行对比验证。第四章 试验程序试验计划中应包含试验布置、试验等级任何与标准试验条件和布置偏离的应在报告中记录下来。DUT应在典型负载和实际条件下运行。辐射环法需要规定DUT的试验点。亥姆霍兹线圈法需要规定DUT的X、Y、Z轴向且需要规定DUT的验收准则和监测条件明确之后开始试验。辐射环法标准试验搭建规定如下辐射环法测试应在三个轴向极化下进行包含面、电气接口、磁传感器辐射等测试点位。离线圈50mm每个频点下使被测设备至少暴露1s时间。监测被测品的任何故障并记录相应的场强即可。重复以上操作将面、电气接口、磁传感器辐射等测试点位测试完毕。亥姆霍兹线圈法搭建与辐射环一样只不过样品被放置在线圈中心处不放置在绝缘木桌支撑板上。在每个频率下至少暴露1s被测设备出现任何故障记录相应的频率和场强。对其他两个轴向重复上述测试。EUT放置在匀称场强中心