一种车规芯片的复杂电磁兼容方法及测试系统

技术领域

本发明涉及车规芯片测试技术领域，特别涉及一种车规芯片的复杂电磁兼容方法及测试系统。

背景技术

车规级芯片，指技术标准达到车规级，可应用于汽车控制的芯片。一般芯片的电池兼容测试标准按照IEC、SAE系列标准进行测试，但这些标准中只有SAE-J1752/3是用于车规级芯片测试电磁发射的标准，不涉及到车规电磁抗扰性的测评。

通常来说，车规芯片的电磁兼容要求要高于一般工业级、消费级，并且电磁环境也会随着通讯技术的发展、卫星基站的增多、电子产品的广泛应用等原因变得更加复杂。而传统的电磁兼容测试是基于窄宽测试、单个频点逐渐扫描的方式，以该测试方式对车规芯片进行电磁兼容测试已经很难满足车规芯片实际要面临的复杂电磁兼容环境，也无法保证车规芯片可以应用到汽车行业中。因此，为了满足现有的车规芯片可以应对更加复杂的电磁兼容环境，为车规芯片提供更为复杂的电磁兼容测试环境，用于对车规芯片进行电磁兼容抗扰测试并获取评测结果是目前亟需要解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中车规芯片的电磁兼容抗扰测试较难适应更为复杂的电磁兼容环境而影响对车规芯片的电磁兼容抗扰测试的问题，本发明提供了一种车规芯片的复杂电磁兼容方法及测试系统。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种车规芯片的复杂电磁兼容测试方法，用于测试系统对车规芯片在复杂电磁环境下的电磁兼容抗扰测试，所述车规芯片的复杂电磁兼容测试方法包括：

构建复杂电磁环境；

构建模拟实际车载应用功能的测试板，并将车规芯片搭载于所述测试板上；

将搭载有车规芯片的所述测试板设置在复杂电磁环境中，对车规芯片进行电磁兼容抗扰测试；

通过监测进行电磁兼容抗扰测试下的车规芯片功能状态，进而评测出所述车规芯片的电磁敏感性。

进一步地，构建所述复杂电磁环境时，包括：

使用至少1个带宽40MHz以上的宽带信号源产生宽带信号，产生的所述宽带信号作为主信号；

当宽带信号源为2个以上时，通过合路器将各个宽带信号源进行合成后产生宽带信号。

进一步地，构建所述复杂电磁环境时，还包括：

从宽带信号源内部选件模拟产生白噪声或通过外部任意波形发生器在宽带信号源上模拟产生复杂噪声，并与主信号合成形成最终测试用的复杂电磁信号。

进一步地，监测进行电磁兼容抗扰测试下的所述车规芯片功能状态时，监测的所述车规芯片功能状态包括：

芯片功能状态及板级功能状态。

本发明还提供了一种测试系统，用于车规芯片在复杂电磁环境下进行电磁兼容抗扰测试，包括：

复杂电磁环境模块，用于构建复杂电磁环境；

测试板，用于构建模拟实际车载应用功能，所述车规芯片搭载于测试板上；

监测模块，用于监测进行电磁兼容抗扰测试下的车规芯片功能状态；

所述复杂电磁环境模块连接所述测试板，所述监测模块与所述测试板上的车规芯片连接，用于评测所述车规芯片的电磁敏感性。

进一步地，所述复杂电磁环境模块包括复杂电磁信号产生单元及复杂电磁信号传递单元，所述复杂电磁信号产生单元包括第一矢量信号源、第二矢量信号源、任意波形发生器及合路器，所述第一矢量信号源与第二矢量信号源并联连接，所述任意波形发生器与第一矢量信号源连接，并联连接后的所述第一矢量信号源及第二矢量信号源连接合路器。

进一步地，所述复杂电磁信号传递单元包括模拟信号源、射频开关、功率计及功率放大器，所述射频开关分别与所述模拟信号源、功率放大器、功率计连接，所述射频开关与所述合路器连接。

进一步地，所述测试板上包括有车载硬件电路及车载运行软件，所述车载硬件电路用于模拟实际车载电路，所述车载运行软件用于模拟实际车载功能软件。

进一步地，所述测试板上设置有电源单元、负载单元、输入输出信号单元及通讯电路单元，所述电源单元用于为测试板供电，所述负载单元用于模拟执行器，所述输入输出信号单元用于模拟传感器或信号激励，所述电路单元用于车规芯片通讯连接测试电路。

进一步地，所述监测模块通过CAN或ETH通讯连接、或示波器测试输出信号连接、或上位机软件监测连接中的一种或多种连接方式与所述车规芯片连接。

进一步地，所述测试系统还包括有半电波暗室，所述复杂电磁环境模块于所述半电波暗室内构建复杂电磁环境，所述测试板设置于半电波暗室内部。

本发明的有益效果包括：本发明针对车规芯片搭载在模拟车载应用功能的测试板的模式下，施加复杂电磁环境，实现更加符合实际真实应用下的车规芯片的电磁兼容抗扰测试，利用该方法能够找出车规芯片在复杂电磁环境下的电磁敏感点，进而对车规芯片进行改进。

附图说明

图1为本发明提供的一种车规芯片的复杂电磁兼容测试方法的流程示意图。

图2为本发明提供的一种测试系统的方框流程结构示意图。

图3为本发明提供的一种测试系统的具体结构方框流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1-3所示，本发明提供了一种车规芯片的复杂电磁兼容测试方法，用于测试系统对车规芯片在复杂电磁环境下的电磁兼容抗扰测试，所述车规芯片的复杂电磁兼容测试方法包括：

构建复杂电磁环境；

构建模拟实际车载应用功能的测试板，并将车规芯片搭载于所述测试板上；

将搭载有车规芯片的所述测试板设置在复杂电磁环境中，对车规芯片进行电磁兼容抗扰测试；

通过监测进行电磁兼容抗扰测试下的车规芯片功能状态，进而评测出所述车规芯片的电磁敏感性。

进一步地，构建所述复杂电磁环境时，包括：

使用至少1个带宽40MHz以上的宽带信号源产生宽带信号，产生的所述宽带信号作为主信号；

当宽带信号源为2个以上时，通过合路器将各个宽带信号源进行合成后产生宽带信号，将合成后产生的宽带信号作为主信号。

进一步地，构建所述复杂电磁环境时，还包括：

从宽带信号源内部选件模拟产生白噪声或通过外部任意波形发生器在宽带信号源上模拟产生复杂噪声，并与主信号合成形成最终测试用的复杂电磁信号。

如图3所示，宽带信号源选用于矢量信号源，任意波形发生器和矢量信号源2均可产生复杂噪声，当采用1个40MHz以上的宽带信号源产生宽带信号时，即仅有矢量信号源产生宽带信号时，将其产生的宽带信号作为主信号，通过任意波形发生器在宽带信号源上模拟产生复杂噪声，并与主信号合成形成最终测试用的复杂电磁信号，即测试信号。

当采用2个40MHz以上的宽带信号源产生宽带信号时，先通过合路器将矢量信号源与矢量信号源2产生的宽带信号合成后形成主信号，再通过任意波形发生器在矢量信号源上模拟产生复杂噪声，或通过矢量信号源2产生白噪声，最后将产生的白噪声或复杂噪声与主信号合成形成最终测试用的复杂电磁信号。

若采用3个或3个以上40MHz以上的宽带信号源产生宽带信号时，先通过合路器将各个矢量信号源产生的宽带信号合成后形成主信号，再通过任意波形发生器或选件信号源模拟产生复杂噪声或白噪声，再将产生的白噪声或复杂噪声与主信号合成形成最终测试用的复杂电磁信号。

图3中矢量信号源2显示非必要的含义为：矢量信号源2不一定产生宽带信号，可能还会产生另外不同的信号，如产生噪声信号。

进一步地，监测进行电磁兼容抗扰测试下的所述车规芯片功能状态时，监测的所述车规芯片功能状态包括：

芯片功能状态及板级功能状态。

本发明还提供了一种测试系统，用于车规芯片在复杂电磁环境下进行电磁兼容抗扰测试，包括：

复杂电磁环境模块，用于构建复杂电磁环境；

测试板，用于构建模拟实际车载应用功能，所述车规芯片搭载于测试板上；

监测模块，用于监测进行电磁兼容抗扰测试下的车规芯片功能状态；

所述复杂电磁环境模块连接所述测试板，所述监测模块与所述测试板上的车规芯片连接，用于评测所述车规芯片的电磁敏感性。

进一步地，所述复杂电磁环境模块包括复杂电磁信号产生单元及复杂电磁信号传递单元，所述复杂电磁信号产生单元包括第一矢量信号源、第二矢量信号源、任意波形发生器及合路器，所述第一矢量信号源与第二矢量信号源并联连接，所述任意波形发生器与第一矢量信号源连接，并联连接后的所述第一矢量信号源及第二矢量信号源连接合路器。

进一步地，所述复杂电磁信号传递单元包括模拟信号源、射频开关、功率计及功率放大器，所述射频开关分别与所述模拟信号源、功率放大器、功率计连接，所述射频开关与所述合路器连接。

模拟信号源为传统非复杂电磁环境的设备基本配置，用于单频点信号产生、射频通道切换、功率监测或功率放大。

进一步地，所述测试板上包括有车载硬件电路及车载运行软件，所述车载硬件电路用于模拟实际车载电路，所述车载运行软件用于模拟实际车载功能软件。

进一步地，所述测试板上设置有电源单元、负载单元、输入输出信号单元及通讯电路单元，所述电源单元用于为测试板供电，所述负载单元用于模拟执行器，所述输入输出信号单元用于模拟传感器或信号激励，所述电路单元用于车规芯片通讯连接测试电路。

测试板为真实的汽车电子控制器或电路板，通过给测试板供电，再选择是否带载、及其他能够运行起来的激励，令测试板正常运载本发明所需要的测试环境。

进一步地，所述监测模块通过CAN或ETH通讯连接、或示波器测试输出信号连接、或上位机软件监测连接中的一种或多种连接方式与所述车规芯片连接。

进一步地，所述测试系统还包括有半电波暗室，所述复杂电磁环境模块于所述半电波暗室内构建复杂电磁环境，所述测试板设置于半电波暗室内部。复杂电磁环境需要再半电波暗室中生成，半电波暗室用于为复杂电磁环境提供良好的屏蔽效能和背景噪声，满足EMC测试项目环境的模拟要求。

本发明的复杂电磁环境是由若干个典型电磁信号根据实际应用组合产生测试信号，可组合产生宽频信号、跳频信号。典型的测试信号如表1所示。

表1典型测试信号

通过采用至少1个带宽40MHz以上的宽带信号源产生复杂电磁信号，若带宽低于40MHz，生成的信号与现有单个频点的测试方式区别相较不大。如果需要叠加更为复杂的信号，可以通过多个宽带信号源合成后产生。

测试板用于构建模拟实际车载应用功能，包括车载硬件电路及车载运行软件，车载硬件电路如：电源电路、通讯电路、各类IO电路，车载运行软件包括：清澈电子零部件底层和应用层软件，可以实现预期的功能应用。测试板通过设电源单元、负载单元、输入输出信号单元及通讯电路单元的配合实现真实负载情况的模拟。

被监测的芯片功能状态通过下述方式实现：

(1)通过CAN或ETH等通讯方式，监测指定报文信息是否超出阈值；

(2)通过示波器测试输出信号，将输出电平或表征特定输出的GPIO的引脚，使用示波器进行实时监测，必要时可以使用示波器模板测量功能，观测输出信号是否出现电平异常或IO信号的突然翻转；

(3)通过上位机软件方式，实时监测车规芯片的某些特定功能，看该功能状态是否正常；

(4)通过监测芯片的功耗，使用万用表或电流表监测芯片的功耗，当芯片受到干扰而导致工作异常时，芯片的功耗可能会突然增大或出现跳变；

(5)通过监测芯片的温度，监测芯片内部温度寄存器值或使用热电偶贴装在芯片表面进行测量，观测芯片的温度有没有突然增加或出现跳变。

被监测的板级功能状态通过下述方式实现：

通过监测与被测芯片相关的整个测试板系统级的表现，如芯片驱动的负载状态、采集的信号精度等，从系统级的表现反映芯片的性能是否正常。

根据测试板的实际设计，选择最便捷的监测方式对车规芯片的功能状态进行监测。

本发明通过施加复杂电磁环境为车规芯片测试提供了更接近真实的电磁环境，再通过模拟真实车载应用功能为车规芯片测试提供实际的车载应用场景，可以实现更加符合真实应用、更加快速的对车规芯片进行宽带电磁兼容抗扰测试，找出车规芯片在实际车载应用和真实电磁环境下的电磁敏感点，进而根据测试得到的结果对车规芯片电磁兼容进行改进；同时可以为车规芯片应用端、整车厂或零部件厂商，参考车规芯片表现出的电磁兼容特性，作出相对应的防护，避免过保护或保护不足的现象发现。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。