1、纹波试验的目的和意义
模拟真实车载电源的纹波环境,验证零部件在叠加交流电压干扰下的工作稳定性与抗扰能力。
整车供电非纯净的直流,发电机、DC/DC、充电机、负载切换会产生10Hz到200kHz的交流纹波。核心意义在于以下几点:
1)保障功能可靠:防止ECU/传感器信号失真、通信中断、逻辑错误、重启/死机。避免仪表跳变、空调/压缩机异常、动力系统偶发中断。
2)提升电气安全:降低过流、过热、继电器粘连、绝缘下降风险;减少功率器件、电容、线束的额外损耗与老化。
3)规避EMC风险:抑制高频纹波向外辐射干扰,避免整车EMI超标;保护CAN/LIN总线、ADAS与车载通信系统稳定。
A类产品低压纹波系统的构成
整套系统的测试设备包括以下几部分:

1)四象限可编程直流电源
2)示波器;
3)电压探头10:1;
4)电流探头10:1;
5)上位机软件Autolab;
6)交换机;
B类产品ISO 21498-2系统构成
整套系统的测试设备包括以下几部分:

1)可编程直流高压电源;
2)纹波信号发生器;
3)耦合变压器;
4)电压差分探头1500VDC量程;
5)电流探头100:1或200:1;
6)示波器;
7)上位机软件Autolab;
8)交换机;
B类产品VW 80300系统构成
整套系统的测试设备包括以下几部分:

1)可编程直流高压电源;
2)人工网络;
3)纹波信号发生器;
4)耦合变压器;
5)电压差分探头1500VDC量程;
6)电流探头100:1或200:1;
7)示波器;
8)上位机软件Autolab;
9)交换机;
纹波注入试验中,纹波开环和闭环的区别
开环试验:仅关注纹波发生器输出端纹波的设置大小,不考虑回路线束、内阻等实际回路器件的情况,忽略了DUT端口实际纹波注入的情况。
闭环试验:关注DUT端口实际注入电压纹波的大小,通过电压采样、回路电流采样限制实时监测回路纹波电流是否超限,对不同频率下DUT母线之间期望的电压纹波做出精准修正。
纹波注入试验中,纹波开环对DUT的影响
开环试验无法对DUT母线之间的实际纹波电压做出修正,对感性和容性产品,会出现实际输入的纹波会远远小于测试要求的情况,同时在10Hz~150kHz宽频段范围内的扫频,会造成共振和谐振的情况,导致回路纹波电流过大而损坏DUT产品,这是开环测试的两大劣势。
纹波闭环的实现
低压纹波闭环:在DUT母线端口10cm处用电压探头、电流探头采集得到的纹波电压、回路产生的纹波电流。回路仅有可编程低压电源及样品,在测试过程中,对未达到注入要求的频点,抬高注入电压,监测回路电流,直到该频点的纹波电压达到目标值且纹波电流不超过限值。
高压纹波闭环:在尽可能靠近DUT端口处监测电压探头、电流探头采集得到的纹波电压、回路产生的纹波电流,可以包含样品的屏蔽线束长度,但是要注明采集端口。低压纹波是直接注入,高压纹波是耦合变压器耦合注入。高压产品很容易产生谐振,由于谐振导致闭环无法完成,会如实记录当前点,测试结束后可以手动探测谐振点。
纹波闭环数据的评估
叠加纹波扫频试验过程会产生波形畸变,对数据的采集和评估分为了两派观念:
幅值派峰峰值Vpp论:对注入DUT母线之间的电压以峰峰值来定义注入的强度,包括畸变和谐振时获取到的数据。纹波注入的目的就是为了评估电压扰动时产品能否正常工作的稳定性。所以评估Vp+和Vp-就和有意义。
能量派有效值Vrms论:对注入DUT母线之间的电压以有效值来定义注入的强度,即使因为畸变导致电压峰峰值被拉高,但是注入的能量强度还未达标,使用FFT功能可以分离及变量,完成该频点下同等有效值的注入和对比。
能量派的判断对DUT的性能要求严格,有些产品比较灵敏,电压峰峰值Vpp过高,就会降低或者丧失功能。需要与产品方沟通。
纹波测试界面的展示
软件界面示意图展示,包含标准要求的数据采集和记录。记录UR发生器的输出纹波电压以及Upp样品母线之间的电压、电流。
在测试过程中,峰值派在处理数据时以峰峰值作为判定依据来对畸变的正弦波形完成闭环,并提供数据记录以便测试完成后客户手动探查相关频点。
能量派以有效值Vrms作为判据,使用FFT模式处理畸变的正弦波形数据完成有效值的闭环。
