根据ISO11452-4国际标准,BCI(大电流注入)实验目的是为了检测电气零部件是使用电流注入探头将骚扰信号直接感应到线束上进行抗扰度试验的一种方法,注入探头为电流互感器,被测装置的线束穿过其中。由于车辆内的线束是互相捆绑在一起的,而各个线束皆有各自的电流,线束间容易受到彼此的干扰,干扰会由线束端口或者空间辐射进入电子设备,影响设备正常工作。
1.产品信息
车载多媒体产品
2.测试要求
· CW和AM两种调制方式;
· 测试模式是DBCI(排除地线以外的所有线束测试)和CBCI(所有线束测试);对应的测试频率范围是1MHZ-400MHZ;
· 注入电流最大为200mA,驻留时间为1s;
· 实验等级为A:实验前,实验中,实验后功能均正常。
3.问题及描述
测试设备是车载多媒体,实验过程监测的主要功能包括:1.CAN通信功能;2.画面显示功能。
1)BCI 测试现象
CAN通信伴随出现错误帧的现象。
2)BCI 测试场景
3)BCI测试等级
4.问题分析
针对该类问题:
1)我们首先从setup角度去分析。因为存在CAN报文报错的现象存在,而CAN信号是通过光耦隔离接出实验,然后在实验室外用电脑监测报文信息,为了防止从产品CAN信号发出到实验室外监测电脑的CAN信号接收这段线束受到干扰,我们将监测电脑移动到实验室内,复测该实验,产品的实验现象跟之前一致。
说明并不是由外界因素引起CAN报文报错,我们根据所观测的实验现象分析:画面出现浅淡纹路,最常见的原因是负责视频芯片供电的电压不稳。我们分析产品系统框图发现视频解串器芯片和CAN芯片的电源都是由同一个电源芯片供电,而两者在实验过程中都出现了异常现象,是否有可能问题出在该电源芯片上。
带着这样的猜想,我们用示波器测试该电源芯片5V输出信号。我们发现当实验出现异常现象时,5V电源在受到干扰时会被拉低,
面对这个问题,我们尝试将5V电源跟CAN芯片和视频解串器芯片断开,发现问题仍然存在,即5V电源仍然会被拉低,说明电源拉低不是由于CAN芯片和视频解串器芯片所致,接下来,我们将5V电源跟其他负载断开,发现5V的电源仍然存在这个问题,说明这个BCI干扰是影响到了电源芯片的工作,电源被拉低,可能的原因包括1.负载多大,被拉低;2.FB受到干扰,异常调节DCDC占空比;3.电感值过大,导致PID可以完成反馈调节,但是由于电感值太大,导致电流变化缓慢;4.电源芯片的EN受到干扰,异常控制输出。我们针对以上几种可能,依次debug,首先我们是在断开负载的情况下进行测试的,电源仍然被拉低,所以原因1排除;
2)其次,我们尝试将电感感值减小,对应目前的频率设置,此时DCDC的频率设置为500KHz,负载电流正常时800mA左右,我们计算所需要的电感值是多少:
L*di/dt=Vout
di=0.3*800mA=240mA,f=1MHz ,D=Vout/Vin=5/12, T=2us
L*240mA/(2us*5/12)=5v,L=17uH,跟实际取值接近,排除可能原因3;
接着,我们测试EN和FB的电平,发现EN电平在受到干扰时稳定,FB的电平出现抖动,峰峰值最高达到了247mv,当FB反馈增加时,芯片会减小占空比,从而输出电压会降低,因为芯片的FB管脚是在受到干扰时,出现抖动的,原因可能是当干扰进入产品时,耦合影响到了FB信号,针对这个猜想,我们查看了开关电源这部分的Layout,
其中,红色走线为FB的取电走线,FB的电压取之于电感输出端而不是电容输出端,易受干扰,我们优化这部分layout,FB的电取之于后端的输出电容
重新进行测试实验时的FB波形,发现FB波形纹波峰峰值是20mv左右,同时BCI测试通过。