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汽车电子ISO16750-2供电模拟方案


一、ISO16750 电压波形的理解?


    ISO16750是汽车电子产品供电环境验证的强制标准,主要定义了汽车使用过程中,由于负载或动力的变化导致的供电总线电压波动时,车用电子产品的工作性能是否会产生变化甚至损坏?为什么汽车电子产品需要进行ISO16750的测试?ISO17650定义的以上测试波形究竟又与汽车使用过程中有何联系?如何评判你设计的汽车电子产品是否满足ISO16750?是否满足了ISO16750,你的产品就一定不存在安全隐患?


   下图为汽车供电系统框图,我们将其分为动力和负载两个部分,

任意一个汽车的电子产品都是供电总线上的负载,所有电子产品共享同一个供电总线。

    随着汽车电气化的发展,汽车上的电子产品数量通常以“1000”为单位,而所有电子产品共享一个电压总线。如果有任何一个电子产品出现故障,如短路,开路都会导致供电总线电压的异常!ISO16750定义的就是异常的电压波形,接下来我们通过三个波形来详细说明:

波形1:ISO16750的4.5.3 发动机启动电压波形

验证的是设备在蓄电池和发动机供电切换过程时,车用电器是否会出现异常,包括重启,死机等。

1,为启动前,蓄电池提供总线的电压VBattery;
2,为启动瞬间,断开电池且发动机准备启动时导致的电压下降;
3,为发动机在未完全启动时,出现的发动机输出电压的震荡;
4,发动机已经完全启动后,提供的稳定总线电压VMotor;


波形2:ISO16750的4.5.1 瞬间电压跌落

验证的是有负载,如车灯、保险丝、断路器等出现短路时,在短路电流的作用下,供电总线电 压出现瞬 时跌落的情况。

波形3:ISO6737的5.5.6 5a抛负载效应

   验证的是诸如电磁阀、雨刮电机等感性负载异常时的在供电总线上产生的脉冲电压。压脉冲一般上升沿在1毫秒到10毫秒之间,脉冲宽度约为50-400毫秒。

二、ISO16750 电压波形模拟的挑战和应对方案

2.1 ISO 16750 电压波形输出对电源的挑战

上述ISO16750 及ISO7637 电压波形模拟对测试设备提出了三个方面的挑战:

挑战1:函数发生器Vs. 高性能直流电源

   函数发生器可以输出任意形状和边沿极快的电压波形,是否可以用于ISO16750 电压波形的仿真?答案是不行,原因是上述电压波形是在给车用电子产品供电时叠加的波形,如给车用空调供电,需要数百瓦甚至上千瓦的功率, 因此必须用直流电源。

挑战2: 直流电源电压编程速率是否足够?

   一般的直流电源在设计时主要是考虑输出电压的精准度、纹波噪声、效率等静态参数!为了保证电源稳态指标,电源会尽可能的在输出端增大滤波电路,电源的电压编程速度通道也就不会太高,通常在数十ms、数百ms 级甚至更长…….

   以上述 ISO16750 4.5.1 瞬间电压跌落 和ISO6737 的5.5.6 5a 抛负载效应电压波形为例。

为了输出较为理想的电压跌落,4.5.1 要求电源的电压必须能够在1ms 内从12V->4.5V 且 4.5V->12V;同样,

为了输出较为理想的电压跌落电压上升波形,5.5.6 要求电源的电压必须能够在10ms 内从14V->100V。
  如果电源的上编程和下编程速度达到,则波形会出现严重的失真(如上左图4.5.1 波形所示):
1. 电压调节速度很快,理想的跌落波形(方波) ;
2. 电压调节速度勉强够,电压跌落幅度达到,但波形不理想(三角波);
3. 电压调节速度不够,幅度和波形均达不到要求


挑战3: 复杂波形的编辑能力?

即使电源的电压调节速度够快,但如何输出负载的甚至任意的电压波形?

2.2 直流电源分析仪 N6705B和APS先进电源系统 N7900

2.2.1直流 电源分析仪 电源分析仪 N6705B

    N6705B直流电源分析仪,采用模块化设计  (模块最大功率 500W),

在一台主机中提供了多种测试仪表功能 :

o 1 至 4 路高性能电源输出或电子负载
o 数字电压表和电流表
o 带功率输出的任意波形发生器
o 电压、电流示波器
o 电压、电流数据采集

所有的测量和功能都能通过前面板实现

 2.2.2先进电源系统 先进电源系统 APS N7900

N7900先进电源系统,是N6705B的高功率,高电压升级版本,且电压编程速度更快!

o 电源/负载一体
o 数字电压表和电流表
o 带功率输出的任意波形发生器
o 电压、电流示波器
o 电压、电流数据采集
o PC软件波形编辑和实时波形分析


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