汽车电子大电流注入法（BCI）测试介绍和整改举例
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。大电流注入测试(Bulk current injection，简称 BCI)考虑的是汽车电子设备在连续窄带射频电磁场干扰下的抗干扰能力，主要以电流探头作为耦合设备，通过信号产生装置将干扰信号耦合到EUT连接的线缆上(包括电源线，控制线等)。待测产品EUT通过线束与辅助设备连接，线束长度1700mm(替代法)，1000mm(闭环法)，电流探头在线束的不同位置注入射频干扰信号(如替代法:15cm/45cm/75cm，闭环法90cm监控探头5cm)，观察EUT的性能是否有降低，给出测试结果。BCI测试系统要求在屏蔽室内完成，信号源输出RF信号给功放，功放将信号放大后直接输出给电流注入探头，通过专业的测试软件，可控制系统自动完成替代法与闭环法的测试，测试频率范围100kHZ-400MHz，可实现200mA或300mA闭环法的测试能力，软件自动保存测试结果，打印输出测试报告。目前ISO11452-4标准已经扩展测试频率到3GHZ，400M_3GHz频段是采用TWC测试法（TWC =Tubular wave Coupler）国际、国内、汽车厂商标准及测试项目：标准类型 标准号 频率范围 国际标准 ISO 11452-4 1MHz-400MHz 中国标准 GB T17619 20MHz~400MHz 欧洲指令 2004-104-EC 20MHz-400MHz 福特 EMC_CS 1MHz-400MHz 大众 TL 82166 100kHz－400MHz 通用 GMW3097 1MHz-400MHz 克莱斯勒 DC-11224 1MHz-400MHz 根据不同的车厂、国家的要求，针对汽车电子产品的窄带电磁辐射干扰测试的差异性是很大的，主要集中在测试频段、干扰强度以及天线的切换频率等等。这里主要根据ISO 11452-x 来介绍大电流注入法（BCI）测试的基本条件以及以下要求。标准名称ISO 11452-2: Road vehicles — Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy — Part 4: Bulk current injection (BCI)测试目的该测试目的是检验设备对【1MHz – 400MHz】频带的抗干扰性能。测试条件测试温度：(23 ± 5) °C电源电压：(13.5 ± 0.5) V for 12 V; (27 ± 1) V for 24 V调制：a). 未调制正弦波信号（可使用范围：0.01 MHz to 18 GHz，校准时采用）b). 1KHz, 80%调制的AM（振幅调制）信号（可使用范围：0.01 MHz to 800MHz，测试时采用）滞留时间（Dwell time）：不小于1s测试场地：测试应该在屏蔽室里完成。 测试设备要求：大电流注入探头，该探头工作频率要能满足测试范围，能持续的经受整个测试频率范围内的输入功率。大电流校准探头，该探头工作频率要能满足测试范围。AN（仿真网络）信号发生器，拥有内部（或者外部）的调制能力功率放大器功率计（或者等同设备），测试正向传输功率和反射功率电流测量设备测试设置（替代法）接地板：材料为0.5mm（最小）后的铜，黄铜或者镀锌钢材；尺寸最小为1000mm宽，1500mm长或者超出被测物200mm；接地材料的阻抗应不大于2.5毫欧，间隔应不大于300mm。电源和AN：对于远端接地应用两个AN，对于近端接地可以只用一个AN（接于正极）。EUT摆放：EUT应置于绝缘，低介电常数（不大于1.4）且厚度为50(±5)mm的材料上。测试线束，EUT和模拟负载的线束总长应为1000(±100)mm，测试线束应置于绝缘，低介电常数（不大于1.4）且厚度为50(±5)mm的材料上。大电流探头：注入探头所在位置距EUT的距离d如下(替代法)：d = (150 ± 10) mmd = (450 ± 10) mmd = (750 ± 10) mm测试结果性能判据Class A: EUT功能或性能一直保持正常，无任何异常现象。Class B: 所有功能或性能在干扰状态下，一个或者多个功能或者性能偏移指定的容差，但所有功能或性能在干扰移除以后能恢复到规定的容差限值以内。并且存储数据不能有任何异常现象。Class C: 一个或者多个功能或性能暂丧失，但在施加干扰之后EUT能自动恢复到正常模式。Class D: 一个或者多个功能或性能暂丧失，但在施加干扰之后通过人为的干预能自动恢复到正常模式。Class E: 一个或者多个功能或性能暂丧失，并且不能自动恢复到正常模式。整改案例1）产品信息空调面板2）接口信息表：电源线束（3v3）,按键信号线束，旋钮信号线束，LED灯线束3）实验设置示意图DUT是测试设备，空调面板；bridge板（测试用板）负责接收和传输信号给到空调控制面板，并将信号通过CAN给到上位机系统进行诊断处理。按键和旋钮的数值都要求在一定的范围以内，如果超出这个范围，上位机系统会提示报错；PC为上位机，负责监测测试用板提供的数据是否有效，并提供监控界面，供测试人员观测。4）测试要求CW和AM两种调制方式，测试模式是DBCI（差模，排除地线以外的所有线束测试）和CBCI（共模，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。5）功能要求功能正常定义为：按键和旋钮的数值在正常范围，上位机无提示错误信息。6）问题描述及解决进行DBCI测试时发现在1M-100MHz出现按键和旋钮的数值出现异常，超出这个频率范围能够恢复正常，因为实验电流从1MHz是依次降低的，即由200mA慢慢降低，怀疑是刚开始干扰信号最强，干扰进入线束后干扰测试板和空调面板正常工作。因为BCI是对测试板和空调面板之间的线束进行实验，怀疑干扰是直接进入测试用板，干扰测试用板工作，提供错误数据给到上位机，进而导致上位机系统报错。依据这个思路，我们需要确定是通过空间辐射还是传导辐射干扰到测试用板工作。用屏蔽盒将测试用板进行屏蔽，复测实验，实验现象跟之前一致，说明不是通过空间辐射干扰测试用板工作。对于差模传导干扰，我们尝试在测试用板接口处增加滤波电容进行处理，由于信号频率集中在1MHz-100MHz，不同容值的电容，频率越靠近谐振点，阻抗越低，从下图可以看出47u,10u,1u,100n在1MHz-400MHz阻抗较低，我们选用100nf的电容为干扰信号提供泄放途径，至于为什么没有选用更大的电容，主要是由于软件对按键和旋钮的采样周期很短，5ms左右，两次采样数值均在有效范围以内算作一次有效值，选用过大的电容，会延长上升沿时间，可能会出现在有效的时间内，无法采集到两次在正确的数值，导致漏采样。将100nf的电容放置在测试用板的接口处，重新进行DBCI测试，发现有明显改善，但是在某些频点仍然会出现功能异常，考虑将接口处的电阻改用更大的数值，原先选用的是1K的电阻，现改用2.2K的电阻，降低干扰的能量，重新复测实验，实验通过。说明干扰就是通过线束传导进入测试用板，干扰到测试用板工作，进而导致上位机界面报错。7）实验整改措施替换按键及旋钮接口处1K电阻为2.2K电阻，同时在靠近接口处增加100nf电容。8）整改总结对于接口类的抗扰性测试，我们都可以考虑在接口处增加ESD管，电容，给干扰提供泄放回路，避免信号传导到设备内部，干扰其正常工作。CBCI是共模干扰，即模拟实车环境下，有干扰耦合到产品所有的线束上；DBCI是差模干扰，即模拟实车环境下，干扰信号仅仅耦合到除地线以外所有的线束上。实测发现接口处增加接地电容对DBCI和CBCI均有效。来源：电磁兼容之家
