基于FPGA的车载电子设备浪涌冲击试验装置

该文介绍了一种全新的车栽电子设备浪涌冲击试验装置。该装置是在传统的RC充放电脉冲生成电路原理的基础上以FPGA为控制核心,用大容量接触器进行脉冲种类的切换选择,并通过高速大功率IGBT管控制电容的充放电,实现浪涌脉冲的模拟冲击输出.达到浪涌;中击试验的目的。

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基于 F GA的车载电子设备浪涌冲击试验装置 P 高，炯明牛 (国海洋大学 T程学院，中山东青岛 2 6 0 ) 6 10

摘要：文介绍了一种全新的车栽电子设备浪涌冲击试验装置。该该装置是在传统的 RC充放电脉冲生成电路原理的基础上以 F G P A为控制核心，大容量接触器进行脉冲种类的切换选择，通过高速大功率 I B管控制电容的充放电，现浪涌脉冲的模拟冲击用并 G T实输出 .到浪涌中击试验的目的。达 关键词： RC电路： P F GA;涌脉 )浪中

中图分类号： P 6 T 38

文献标识码： B

文章编号：0 9 3 4 (0 1 1— 4 4 0 1 0— 0 42 1 ) 0 2 1— 3

Th e t ia u g si g I s r m e t o e t o i u p eEl c rc l r e Te tn n t u S n rEl c r n cEq i me tBa e n F f n s d o PGA

G n, U o g AO Mig NI J n i ( o e eo E g e r g Oc a iesyo Ch a Qig a 6 1 0 Chn ) C H g f n i ei, en Unv r t f i, n d o2 6 0, ia n n i n Absr t t ac:Thi p p ri to c sa c m pltl e lcrc ls r e tsi a e f he de ie on c r s a e n r du e o eey n w ee t a u g e t i ng tbl ort vc a.Ths tbl hih i bae o rd - i a e w c s s d n ta i t i lR C hag nd dic r ic i a i g PGA st o r o e nd r ly a h ee t c lio ain e i e c ntol t wic s ona

c r e a shage cr u ttk n F a he c ntolc r a ea st e lcr a s lto d v c o r s he s the i t o h t g r stmi g o ffs c a g nd d shag n r rt i ult l crc ls r . hr ug he r o ou i n t r h h r e a ic r e i o de O sm ae ee t a u ge i ii i K e wor:R C ic t PG A;ee t cls g y ds crui;F lcr a ur e i

随着现代电子设备的迅速发展，载电子设备已经成为汽车中不可或缺的组成部分。但是汽车当中的电气环境对于电子设备车来说是十分恶劣的。由于储能元件的投切，产生瞬间电压达额定电压几十倍的浪涌电压，果保护不力，能会造成车载电子设会如可备的永久性的损坏。因此，高电子设备本身的浪涌电压吸收能力，对其进行抗浪涌冲击能力试验测试是十分必要的。提并 浪涌电压也被称为瞬态过电压，般是指在微秒级时间内产生的一种剧烈脉冲。浪涌有时是以单个脉冲的形式出现，是更多一但的是以脉冲簇的方式连续冲击电子设备，就需要试验测试平台能够模拟连续的脉冲冲击。产生浪涌电压的原因主要是储能元件这 的投切，这里的储能元件主要是指电机电感、火线圈等l 1外，电机的抛负载也可以产生浪涌电压。由于储能元件 (要是电点】。另 - 2发主

感)产生的电压可以由公式计算出来：:上 ) Y -( % 其中存储的能量为：: L i

浪涌电压有可能是正脉冲，有可能是负脉冲，且大部分是双指数脉也而冲。以正脉冲为例，图 1示，升沿数学模型为：如所上 r=卜一 ) ㈣

下降沿： r= 一

般来说，冲的上升时间要求在 l左右，就对浪涌脉冲产生装置脉 s这

的响应速度有很高的要求。另外，冲的峰值电压很高，量也很大，以，脉能所冲击电源必须能够满足这样的储能要求。

l褥 I

图 1双指数脉冲

目前在市场上主要有两种类型的脉冲模拟设备，种是有源浪涌脉冲模拟，外一种是无

源浪涌脉冲模拟。有源模拟就是通过一另计算机模拟脉冲波形，后通过大功率高压放大器进行放大。但是，种方法有一些缺陷：然这 1这种设备的电源必须能提供大的功率去满足脉冲的要求； ) 2这种电路的动态特性不好，须加调节电路，得电路设汁更为复杂； )必使 3高压放大器不易选择，应速度慢， )响； 4整体设计困难， )可靠性低，成本高。 基于以上原因，系统选用无源的方式模拟浪涌脉冲，就是以 R本也 C充放电电路模拟双指数脉冲。这种方式主电路简单，器件元容易选择，容可以储存很大的能量，电时可以满足脉冲的能量要求。另外，于系统高响应速度的问题，以通过利用高速电子电放对可开关 (G T来解决。 IB )

1相关标准【 3】 在国家的相关标准中，生双指数脉冲的瞬态简单电路实例如图 2所示。发

收稿日期： 0 1 2 5 2 1—0—1

作者简介：高明 (9 4 )男，宁人，国海洋大学工程学院控制理论与控制工程专业硕士研究生， 18一，辽中主要研究方向为智能仪器仪表、 嵌入式技术；炯 (9 2,,蒙古人，国海洋大学工程学院自动化系助教，要研究方向为智能仪器仪表、入式牛 1 8一)男内中主嵌技术，线传感器网络。无 2 4 41 计算机工程应用技术

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