ZHCT552 July 2024 UCC23513
摘要
大电流注入测试 (Bulk current injection，简称 BCI) 靠量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(包括电源线和控制线等)，但是在越来越多的工业现场也对大电流注入测试/进场耦合和传导有多方面辐射测试的要求。不同隔离技术对于电磁干扰的抗扰能力表现的不同，本文将重点分析光隔和容隔技术对于电磁辐射所表现的差异及解决办法。
BCI 测试设置
- 信号触发：5V/10kHz
- BCI:
- 频率：80~110MHz
- 幅度：100mA
- 外部电路是最小子系统
- 在最小子系统中替换不同隔离技术的驱动芯片
图 1 UCC23513 BCI
测试的最小子系统电路
图 2 UCC23513 BCI
测试的最小子系统电路实物图
图 3 实验设置，BCI 测试前 IC 工作正常
图 4 扫描频率 80MHz, UCC23513
输出未被影响
图 5 扫描频率 90MHz, UCC23513
输出被拉低
图 6 扫描频率 100MHz, UCC23513
输出未被影响其他厂家对比数据：
| Vendor | PN | Isolation tech | BCI test(100mA, 80MHz~110MHz) |
|---|---|---|---|
| TI | UCC23513 | Capacitive | Failed when Input high, output low |
| Novosense | NSI6801C | Capacitive | Failed when Input low, output high |
| Sillumin | SLM346 | Capacitive | Failed when Input high, output low. And >200MHz range: failed when Input low, output high |
| Avago | ACPL-W340 | Optical | Working normally |
| Lite-On | LTV-815 | Optical | Working normally |
我们拿光耦型驱动做一个对比分析：
在 ACPL-W340 规格书表格5中陈述到，输入电容通常为 70 pF：
而容隔的 UCC23513 的输入电容为 15 pF：
使用 5 V 和 10 mA 输入时，输入电阻应分别为 345 Ω 和 290 Ω：
因此，该 RC 滤波器的时间常数为 24.15 ns 和4.35 ns：
分别对应于 6.6 MHz 和 36.6 MHz 带宽。
光耦的输入电容是70pF：
一阶 RC 低通电路，每 10 倍频程下降 20dB:
对于 90 MHz 测试频率，它是上述带宽的 16.7 倍和 3 倍，输入 RC 滤波器可分别导致 33.4 dB 和 6.0 dB 降低，所以这可能是造成测试结果差异的一个重要因素，额外的输入电容器可能对噪声抑制有很大帮助。
下降的越多，衰减就越大，对器件的影响就越小, 90MHz 是噪声源的频率, 相当于把噪声衰减了, 所以对本体影响就减小。
至此，我们找到了容隔影响 BCI 大电流注入实验的根本原因，并且可以通过在输入端加入额外的电容来解决在110MHz 频段输出会被干扰的问题。
针对 BCI 测试问题我们还有一些建议，因为在 BCI 测试中，“监控设备与 DUT 的任何电气连接都可能导致 DUT 故障。应格外小心以避免这种影响。” (ISO11452-4:2020 6.1.4)
- 在测试时去掉原边的探头，排除引入探头对原边信号的干扰
- 确保输入双绞线扭接到电路板末端
- 如果可以的话，将二次侧也改为差分探头
- 如果测试中仍出现故障，建议加 C=100pF 的输入侧电容