《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Type B型IC-CPD中漏電流檢測(cè)元件的EMC問題的考慮

2018-07-23
作者:浙江巨磁 楊濤
關(guān)鍵詞: TypeB IC-CPD EMC問題

  隨著電動(dòng)汽車的普及,,電動(dòng)汽車充電的安全規(guī)范也越來越嚴(yán)格,,眾所周知,,電動(dòng)汽車充電一共有四種模式, 模式一由于不能提供有效的保護(hù)已經(jīng)被明令禁止,;模式二是在模式一基礎(chǔ)上,,在充電纜線上配備一個(gè)保護(hù)盒(IC-CPD),產(chǎn)生故障電流時(shí)可以進(jìn)行顯示,、保護(hù),;模式三即以交流充電樁的方式充電;模式四即以直流充電樁的方式充電,。

  以模式二為例,,為了保證充電過程的安全,,很多整車廠尤其是國外車廠和國內(nèi)合資車廠,,都要求能夠?qū)χ绷?mA的漏電進(jìn)行保護(hù),依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 62752-2016,。傳統(tǒng)的漏電檢測(cè)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)直流6mA的檢測(cè),,MAGTRON公司的RCMU系列漏電傳感器能夠滿足這一要求,,并能檢測(cè)到其他各種可能產(chǎn)生的復(fù)雜波形漏電(Type B型漏電)。

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  圖1 電動(dòng)汽車充電四種模式

  同時(shí),,電動(dòng)汽車模式二充電的纜上控制保護(hù)器(IC-CPD)屬于交流慢充,,可以利用低谷電價(jià)時(shí)段充電,IC-CPD主要是滿足在不適合安裝充電樁的車庫以及作為一種備用充電方式,,原則上每輛電動(dòng)汽車乘用車都需要配備一臺(tái),,使用場(chǎng)景不像充電樁那樣是固定的,可能是在車庫里,,也可能是有插座的任何地方,,所以它面對(duì)的電磁環(huán)境會(huì)更加復(fù)雜,需要保證它良好的電磁兼容性(EMC),。

  而漏電流傳感器作為IC-CPD內(nèi)最重要的實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)功能的關(guān)鍵性元器件,,對(duì)充電過程中人體安全防護(hù)起著至關(guān)重要的作用,它的EMC問題需要著重考量,。

  根據(jù)IEC 62752-2016標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于EMC的要求,,EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)IEC 61543《Residual current-operated protective device(RCDs) for household and similar use-Electromagnetic compatibility》。即家用和類似用途剩余電流保護(hù)裝置的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn),。

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  圖2 IEC 62752-2016中關(guān)于EMC的測(cè)試要求

  IEC 61543規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電磁環(huán)境是指與低壓公共電網(wǎng)或類似線路連接的設(shè)備中發(fā)生的環(huán)境條件,,主要包括低頻電磁現(xiàn)象、高頻電磁現(xiàn)象和靜電放電,。低頻電磁現(xiàn)象包括諧波,、諧間波、信號(hào)電壓,、電壓幅值變化,、電壓不平衡、電源頻率變化和感應(yīng)低頻電壓交流電網(wǎng)中的直流分量輻射磁場(chǎng),;高頻電磁現(xiàn)象包括傳到振蕩電壓或電流ns級(jí)的單向瞬變傳導(dǎo)(脈沖群),、ms級(jí)和us級(jí)的單向瞬變傳導(dǎo)和瞬變振蕩電流高頻輻射現(xiàn)象;靜電放電針對(duì)低濕度時(shí)可能存在的靜電放電材料,。

  IEC 61543對(duì)剩余電流保護(hù)器的的電磁兼容性試驗(yàn)主要包括兩個(gè)方面,,即電磁發(fā)射(EMI)和電磁抗擾度(EMS)試驗(yàn)。IC-CPD作為被動(dòng)保護(hù)部件,,一般內(nèi)部沒有高頻振蕩器,,不會(huì)對(duì)外發(fā)射輻射,所以一般不做EMI試驗(yàn),。所以需要著重考慮EMS的問題,,我們都知道,傳感器是低電平電子設(shè)備,,處理的是較微弱信號(hào),,漏電流傳感器電源線穿過傳感器,,盡管有了充分的電氣隔離,但是由于尺寸小,,PCB和電源線距離很近,,干擾極易耦合到B型漏電流傳感器中,在復(fù)雜電磁環(huán)境下,外界極小的電磁干擾都有可能對(duì)輸出帶來極大誤差,,甚至錯(cuò)誤結(jié)果,。

  IC-CPD EMC試驗(yàn)中的射頻輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)是產(chǎn)品認(rèn)證測(cè)試過程中比較頭疼的問題,工程師在不斷優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)的同時(shí),,也要選用抗擾度更優(yōu)秀的元器件,,這就對(duì)漏電流傳感器電磁場(chǎng)抗擾度提出了更高的要求。

  IEC 61543對(duì)應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)IDT版本為GB 18499《家用和類似用途的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD) 電磁兼容性》,,等同采用,。下圖是GB 18499中關(guān)于輻射電磁場(chǎng)的試驗(yàn)要求。

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  圖3 GB18499中關(guān)于輻射電磁場(chǎng)的試驗(yàn)要求

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  圖4 GB/T 17626.3-2003中5.1內(nèi)容

  GB/T 17626.3-2003《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)》中規(guī)定了3種試驗(yàn)等級(jí),,分別對(duì)應(yīng)1V/m,、3V/m、10V/m場(chǎng)強(qiáng)(GB/T 17626-2016新增第四個(gè)等級(jí),,對(duì)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)30V/m),,80MHz~1GHz的頻率范圍。剩余電流動(dòng)作保護(hù)器對(duì)應(yīng)等級(jí)2,,試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)3V/m,。

  通過對(duì)MAGTRON公司的RCMU系列漏電電流傳感器進(jìn)行測(cè)試,其實(shí)際電磁輻射抗擾度在垂直10V/m場(chǎng)強(qiáng),,80M~1GHz輻射頻率中輸出依然能夠保持穩(wěn)定,,不會(huì)影響它的檢測(cè)。

  IEC 62752 實(shí)際上是一個(gè)Type B型IC-CPD的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),,它把IC-CPD作為汽車外的部件來考慮,,所以對(duì)于它的EMC要求相對(duì)來說還是比較低的。我們一般認(rèn)為3V/m場(chǎng)強(qiáng)是商用級(jí)產(chǎn)品的要求,,10V/m是工業(yè)級(jí)產(chǎn)品要求,,車規(guī)級(jí)要求達(dá)100V/m以上,不同整車廠的要求也不同,,大致在100V/m到140V/m之間,。實(shí)際上我們?cè)诤驼噺S的合作中發(fā)現(xiàn),IC-CPD作為電動(dòng)乘用車的必配部件,,它的責(zé)任主體是整車廠,,所以盡管IC-CPD不屬于汽車的一部分,車廠依然會(huì)以車規(guī)級(jí)要求IC-CPD,而MAGTRON公司的RCMU漏電流傳感器在某整車廠的IC-CPD整機(jī)試驗(yàn)中,,通過了140V/m的考驗(yàn)!

  Magtron基于iFluxgate技術(shù)的SoC芯片整體方案,,為電動(dòng)汽車充電B型漏電保護(hù)提供安全可靠的元器件,。

  【參考文獻(xiàn)】

  [1] IEC 62752-2016 In-cable control and protection device for mode 2 charging of electric road vehicles(IC-CPD)

  [2] IEC 61543-1995 Residual current-operated protective device(RCDs) for household and similar use-Electromagnetic compatibility

  [3] GB/T 17626.3-2003 電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)

  [4] GB 18499 家用和類似用途的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(RCD) 電磁兼容性


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