低频磁场干扰发生装置

技术领域

本发明属于电磁领域的一种磁场发生装置，具体涉及一种低频磁场干扰发生装置。

背景技术

电磁兼容(EMC)测试,是车载产品所必须进行的测试。其中低频磁场抗干扰试验是电磁兼容测试所包含的项目之一，主要是考查包含磁性元件的汽车零部件抵抗低频磁场干扰的能力。

对设计的新产品进行摸底的低频磁场抗干扰试验，因缺少模拟干扰设备，测试需要去专业的电磁兼容实验室进行测试。这样做存在的缺点：1、摸底测试费用高。2、设计前期不能做一些必要的设计验证，影响产品开发进度。3、测试排期长，影响产品验证进度。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种低频磁场干扰发生装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明主要由磁场负载装置和ECU控制器组成，磁场负载装置与ECU控制器相连；所述的磁场负载装置包括六个线圈负载和一个安装支架，六个线圈负载布置在安装支架的六个平面的中心位置，每两个正对平面的线圈负载的一端连接在一起，另一端均连接到ECU控制器；测试负载布置在安装支架内部的中心。

还包括电源盒，测试负载分别和电脑、电源盒连接，电源盒均连接到ECU控制器和六个线圈负载。

所述的六个线圈负载均采用漆包线以螺旋线绕制，绕线扎数大于5，绕线间距大于5cm，线径大于3mm。

所述的安装支架采用透明材质。

所述的安装支架的六个表面中心均设有凸起的圆柱筒体结构，圆柱筒体结构中固定线圈负载。

所述的安装支架顶面为上表盖，上表盖可以拆卸。

所述的安装支架内部中空，内部中心固定安装板，测试负载安装在安装板。

所述的ECU控制器包含采用MCU，MCU连接接插口模块J2，接插口模块J2具有两个输出端口，一输出端口接地，另一输出端口连接到二极管D1的正极，二极管D1的负极连接线性降压模块IC1的INPUT端口，线性降压模块IC1的OUTPUT端口经电容C9接地，六个线圈负载中以每两个正对平面的线圈负载组成一对线圈负载组，一对线圈负载组串联后连接到二极管D1的正极和各自的一个MOS管之间，MOS管接地和MCU。

六个线圈负载分别为线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4、线圈L5和线圈L6，线圈L1和线圈L2位于安装支架互为正对的两个平面上，线圈L3和线圈L4位于安装支架互为正对的两个平面上，线圈L5和线圈L6位于安装支架互为正对的两个平面上；

线圈L1和线圈L2串联后再和二极管D2并联，二极管D2两端连接在二极管D1的正极和MOS管K2的漏极之间，MOS管K2的源极接地，MOS管K2的栅极连接到MCU的PAD07端口；

线圈L3和线圈L4串联后再和二极管D3并联，二极管D3两端连接在二极管D1的正极和MOS管K3的漏极之间，MOS管K3的源极接地，MOS管K3的栅极连接到MCU的PAD06端口；

线圈L5和线圈L6串联后再和二极管D4并联，二极管D4两端连接在二极管D1的正极和MOS管K4的漏极之间，MOS管K4的源极接地，MOS管K4的栅极连接到MCU的PAD05端口。

所述的测试负载为包含有磁性元件的汽车电子控制单元或汽车传感器等。

本发明的目的是提供一种低频磁场干扰发生装置。此装置利用通电线圈周围存在磁场，利用此磁场可以对包含有磁性元件的汽车电子控制单元或汽车传感器等进行低频磁场抗干扰试验，为系统可靠性的测试提供了有效的设备。

本发明的积极效果是：

通过本发明对汽车电子控制单元或汽车传感器进行干扰测试，能大大简化测试的繁琐和流程，解决了产品开发初期对产品做低频磁场抗扰试验的需求。相比去专业的电磁兼容实验室进行测试，节省费用，加快开发与验证进度，并且发明设备具有价格低廉，操作和维修简单的特点。

附图说明

图1为本发明装置使用连接示意图。

图2为本发明装置电路原理图。

图3为本发明装置磁场负载装置结构示意图。

图4为本发明装置通电线圈磁力线方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，主要由磁场负载装置1和ECU控制器2组成，磁场负载装置1与ECU控制器2相连；磁场负载装置1包括六个线圈负载4和一个安装支架5，安装支架5为正方体支架，如图3所示，六个线圈负载4布置在安装支架5的正方体的六个平面的中心位置，每两个正对平面的线圈负载4的一端连接在一起，另一端均连接到ECU控制器2；测试负载6布置在安装支架5内部的中心；具体实施中，各个线圈负载4的另一端连接到ECU控制器2的六个控制端口。

安装支架5采用透明材质。安装支架5的六个表面中心均设有凸起的圆柱筒体结构，圆柱筒体结构中固定线圈负载4。安装支架5顶面为上表盖，上表盖可以拆卸。安装支架5内部中空，内部中心固定安装板，测试负载6安装在安装板，将测试负载6通过安装板上的安装孔进行固定。安装支架5上表盖突出的圆柱筒体开设中心镂空孔，为测试负载6的线束进入装置的入口。

测试负载6在磁场负载装置1作用下，能收到磁场负载装置1对测试负载6进行上下、前后、左右的三个方位的低频磁场干扰。

具体实施还包括电源盒3，测试负载6分别和电脑7、电源盒3连接，电源盒3均连接到ECU控制器2和六个线圈负载4。

六个线圈负载4均采用漆包线以螺旋线绕制，绕线扎数大于5，绕线间距大于5cm，线径大于3mm。

如图2所示，ECU控制器2包含采用MCU，MCU连接接插口模块J2。接插口模块J2具有两个端口，一个端口接地，另一端口输入﹢12V。+12V一路连接到二极管D1的正极，另一路同时连接到线圈L1、线圈L3、线圈L5的2号引脚。二极管D1的负极连接线性降压模块IC1的INPUT端口，线性降压模块IC1的OUTPUT端口经电容C9接地，六个线圈负载4中以每两个正对平面的线圈负载4组成一对线圈负载组，一对线圈负载组串联后连接到二极管D1的正极和各自的一个MOS管之间，MOS管接地和MCU。具体为：

六个线圈负载4分别为线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4、线圈L5和线圈L6，线圈L1和线圈L2位于安装支架5互为正对的两个平面上，线圈L3和线圈L4位于安装支架5互为正对的两个平面上，线圈L5和线圈L6位于安装支架5互为正对的两个平面上；

线圈L1和线圈L2串联后再和二极管D2并联，二极管D2两端连接在二极管D1的正极和MOS管K2的漏极之间，MOS管K2的源极接地，MOS管K2的栅极连接到MCU的PAD07端口；

线圈L3和线圈L4串联后再和二极管D3并联，二极管D3两端连接在二极管D1的正极和MOS管K3的漏极之间，MOS管K3的源极接地，MOS管K3的栅极连接到MCU的PAD06端口；

线圈L5和线圈L6串联后再和二极管D4并联，二极管D4两端连接在二极管D1的正极和MOS管K4的漏极之间，MOS管K4的源极接地，MOS管K4的栅极连接到MCU的PAD05端口。

线性降压模块IC1 7805将电源电压12V降压成VCC电压给ECU控制器2内部使用。

二极管D2、D3、D4为续流二极管，用于感性负载线圈断电时，在抑制线圈两端所产生的反电动势。

通过ECU控制器2控制各个六个线圈负载4进行工作，对测试负载6施加不同的干扰磁场，进而实现磁场干扰测试。

本发明具体实施控制磁场产生时以上下线圈通电干扰为例进行说明：

1、恒定磁场干扰：

当MCU控制K2 MOS管长时间开启导通，电源(+12V)给线圈L1与L2供电，此时两个线圈流过较稳定的电流，故线圈L1与L2流过的电流较稳定，故两线圈周围产生恒定的磁场。如图4所示，可以看到上下两个线圈的电流都为逆时针方向，其周围产生磁场根据右手螺旋定则，可以判断出两个线圈的磁力线方向都是自底向上进行发射，当把测试负载6放置在其中时，线圈产生的自底向上的干扰磁场就会叠加到测试负载的磁性元件上，进而干扰负载的运行。

2、交变磁场干扰：

当MCU控制K2 MOS管进行PWM(脉冲宽度调节)，此时电源(+12V)因PWM调节，导致给线圈L1与L2间断性供电，此时两个线圈流过交变电流，进而产生交变的磁场。相比于恒定磁场干扰，感性负载电流突变，能够释放出更大的磁场能量，同时又伴随着线圈断电所产生的电场干扰，故对测试负载6干扰形式更复杂以及能量更强。电路设计时，考虑到线圈的电流突变，所产生的反电动势可能损坏MOS管，故在线圈的两端并联续流二极管用来抑制尖峰电压，保护MOS管。

本发明的具体使用测试过程如下：

如图1及图2所示，装置中电源盒3分别连接ECU控制器2、测试负载6进行供电，ECU控制器2连接磁场负载装置1。将测试负载6安装固定在磁场负载装置1的内部，测试负载6通过CAN线连接到电脑7。

步骤1：如图2所示，首先MCU控制MOS管K2(上下布置的线圈负载，即线圈L1和线圈L2)常开启，其他两个MOS管K3和MOS管K4处于关闭状态。此时线圈L1和线圈L2流过稳定电流，产生由低部向上的磁场作用在测试负载6上，此时用电脑7通过CAN网络监控数据是否存在异常，并记录测试现象。

步骤2：MCU控制MOS管K3(前后布置的线圈负载，即线圈L3和线圈L4)常开启，其他两个MOS管K2和MOS管K4处于关闭状态。此时线圈L3和线圈L4流过稳定电流，产生由后向前的磁场作用在测试负载6的上，此时用电脑7通过CAN网络监控数据是否存在异常，并记录测试现象。

步骤3：MCU控制MOS管K4(左右布置的线圈负载，即线圈L5和线圈L6)常开启，其他两个MOS管K2和MOS管K3处于关闭状态。此时线圈L5和线圈L6流过稳定电流，产生由左向右的磁场作用在测试负载6的上，此时用电脑7通过CAN网络监控数据是否存在异常，并记录测试现象。

步骤4：MCU控制MOS管K2(上下布置的线圈负载，即线圈L1和线圈L2)进行PWM控制，PWM调节频率为50Hz，占空比为50％。其他两个MOS管K3和MOS管K4处于关闭状态。此时线圈L1和线圈L2流过交变磁场电流，产生的磁场作用在测试负载6的上，此时用电脑7通过CAN网络监控数据是否存在异常，并记录测试现象。

步骤5：MCU控制MOS管K3(前后布置的线圈负载，即线圈L3和线圈L4)进行PWM控制，PWM调节频率为50Hz，占空比为50％。其他两个MOS管K2和MOS管K4处于关闭状态。此时线圈L3和线圈L4流过交变磁场电流，产生的磁场作用在测试负载6的上，此时用电脑7通过CAN网络监控数据是否存在异常，并记录测试现象。

步骤6：MCU控制MOS管K4(左右布置的线圈负载，即线圈L5和线圈L6)进行PWM控制，PWM调节频率为50Hz，占空比为50％。其他两个MOS管K2和MOS管K3处于关闭状态。此时线圈L5和线圈L6流过交变磁场电流，产生的磁场作用在测试负载6的上，此时用电脑7通过CAN网络监控数据是否存在异常，并记录测试现象。

由此实施可见，本发明装置利用通电线圈周围存在磁场，利用此磁场可以对包含有磁性元件的汽车电子控制单元或汽车传感器，进行低频磁场抗干扰试验，为系统可靠性的测试提供了有效的设备。