本文節(jié)選自《廣義車規(guī)級電子元器件可靠性設(shè)計與開發(fā)實踐》第五章

電子模塊為滿足車載應(yīng)用的要求，在開發(fā)過程中及量產(chǎn)前均需要進行 一些功能及性能的測試及試驗，這些測試從器件到系統(tǒng)，涵蓋了元器件、芯片、單元電路及零部件，在車型量產(chǎn)前還會對車輛進行路試，包括高低溫、溫濕度等試驗。汽車行業(yè)經(jīng)過上百年的發(fā)展，已經(jīng)形成了成熟的針對整車及零部件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各 OEM 也形成了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各 Tier 1 同時也形成了自己對零部件的測試及驗證方法等。

對 Tier 1 來講，需要保證零部件按照 OEM 的試驗標(biāo)準(zhǔn)進行開發(fā)并最終通過 DV 及 PV 測試；對 OEM 來講，在各零部件滿足相應(yīng)零部件級試驗標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，最終還需要保證整車滿足相應(yīng)整車級試驗標(biāo)準(zhǔn)。

對一個具體的零部件來講，OEM 通常重點關(guān)注的是產(chǎn)品的 DV 測試及PV 測試，而 Tier 1 除了需要保證最終的 DV、PV 測試結(jié)果外，還需要在開發(fā)過程中對產(chǎn)品進行各種單元級及系統(tǒng)級的軟硬件功能、性能及參數(shù)的測 試，最后在產(chǎn)品量產(chǎn)時，還需要通過EOL 測試對產(chǎn)品進行下線前的 100% 功能檢測，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性及高可靠性。

對汽車電子零部件來講，電氣類試驗項目的數(shù)量是最多的，每個試驗都有其相應(yīng)的試驗?zāi)康摹１?5-8 為電氣類試驗項目舉例（參考 GB/T 28046.2— 2019）。

表 5-8 電氣類試驗項目舉例（12V 系統(tǒng)）

1. 供電電壓范圍

按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，車輛的供電電壓范圍見表 5-9。具體代碼根據(jù)客戶要求，12V 系統(tǒng)通常為 C，24V 系統(tǒng)為 F。

表 5-9   車輛的供電電壓范圍

2. 過電壓

按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，過電壓試驗分兩種情況：

1） 為了模擬發(fā)電機調(diào)節(jié)器失效引起的發(fā)電機輸出電壓上升到高于正常電壓， 在 T_max-20℃下施加 18V（24V 系統(tǒng)為 36V） 電壓并保持 60min。在試驗過程中， DUT 的功能狀態(tài)等級至少應(yīng)達(dá)到 C 級，必要時可要求達(dá)到更嚴(yán)酷的 A 級。

2） 針對 12V 系統(tǒng)，模擬輔助起動時向 DUT 輸入的過高電壓（即跳線啟動） 在室溫下施加 24V 的電壓并保持（60±6）s。在試驗過程中，DUT 的功能狀態(tài)等級至少應(yīng)達(dá)到 D 級，必要時可要求達(dá)到更嚴(yán)酷的 B 級。

3.  疊加交流電壓

此試驗是為了模擬直流供電下出現(xiàn)的紋波電壓，按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，疊加的交流正弦電壓如圖 5-5 所示。在試驗過程中，DUT 的功能狀態(tài)等級應(yīng)達(dá)到 A 級。

圖 5-5   疊加的交流正弦電壓

4.  供電電壓緩升和緩降

此試驗是為了模擬蓄電池逐漸放電和充電時的電壓變化。按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，試驗時對 DUT 有效輸入端同時進行以下試驗：以（0.5±0.1）V/min 的線性變化率或以不大于 25mV 的步長，將供電電壓由U_Smin 降到 0V，然后從 0V 升到 U_Smin。

在試驗過程中，DUT 的功能狀態(tài)等級至少應(yīng)達(dá)到 D 級，必要時可要求達(dá)到更嚴(yán)酷的 C 級。

關(guān)于蓄電池充放電特性及蓄電池電壓在 4.2.1 節(jié)及 4.3 節(jié)有詳細(xì)描述。

5.  供電電壓瞬時下降

此試驗是為了模擬其他電路內(nèi)的常規(guī)熔斷器熔斷時引起的電壓瞬時下 降。按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，測試電壓波形如圖 5-6 所示。

在試驗過程中，DUT 的功能狀態(tài)至少應(yīng)達(dá)到 B 級，是否允許復(fù)位可根據(jù)客戶要求。

負(fù)載的供電電壓瞬時下降對負(fù)載的正常功能可能造成嚴(yán)重影響，這部分內(nèi)容在 4.4.5 節(jié)有詳細(xì)描述。

圖 5-6   測試電壓波形

6.  復(fù)位特性

此試驗是為了檢驗 DUT 在不同的電壓驟降下的復(fù)位性能，適用于具有復(fù)位功能的設(shè)備（如裝有一個或多個 MCU 的設(shè)備）。按照 GB/T 28046.2— 2019 的規(guī)定，測試時按圖 5-7 對 DUT 有效輸入端同時施加試驗脈沖電壓， 檢查 DUT 的復(fù)位性能。

圖 5-7   復(fù)位試驗供電電壓

圖 5-7 中，供電電壓以 5% 步長從最低電壓 U_Smin 降到 0.95U_Smin，保持5s 后再上升到 U_Smin，至少保持 10s，并進行功能試驗。然后將電壓降低到0.9U_Smin 等。按圖 5-7 以 U_Smin 的 5% 梯度繼續(xù)進行直到降到 0V，然后再將電壓升到 U_Smin。在試驗過程中，DUT 的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到 C 級。

7.  啟動特性

此試驗的目的是為了檢驗 DUT 在車輛啟動時的性能。依據(jù) GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，按圖 5-8 及表 5-10 給出的特性參數(shù)，將電壓施加到DUT 的有效輸入端，共進行 10 次，每個循環(huán)之間間隔 1~2s。

圖 5-8   啟動電壓曲線

U_B—蓄電池供電時的試驗電壓，（V）   Us—供電電壓（V）   U_S6—t₆ 時的供電電壓（V）  t₆、t₈—相應(yīng)狀態(tài)的持續(xù)時間（ms）

表 5-10   啟動電壓系統(tǒng)參數(shù)及等級

在車輛啟動期間工作的有關(guān) DUT 的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到 A 級，其他功能按表 5-10 確定。

車輛的啟動波形（通常所說的 Starting Pro?le）在 4.3.1 節(jié)蓄電池低電壓部分有過描述。對傳統(tǒng)燃油車來講，發(fā)動機啟動過程中帶來的蓄電池的瞬態(tài)低電壓及電壓抖動會影響某些對低電壓狀態(tài)較敏感的設(shè)備及電子器件，如瞬態(tài)低電壓會導(dǎo)致智能高邊芯片自動進入欠電壓關(guān)斷狀態(tài)，也可能導(dǎo)致 MCU 欠電壓復(fù)位。為了盡量降低發(fā)動機啟動對系統(tǒng)電壓的影響，設(shè)計中通常采用三種方式：一是在啟動過程中將重要等級較低的大功率負(fù)載（IGN2 負(fù)載） 暫時切斷，以降低蓄電池輸出電流；二是在電子電氣設(shè)備前端設(shè)計儲能電 容，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓；三是選用電壓范圍更寬的電子元器件。

8.  拋負(fù)載

此試驗的目的是為了檢驗 DUT 在車輛發(fā)生拋負(fù)載時的抗干擾性能。按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，拋負(fù)載波形模擬了發(fā)生拋負(fù)載現(xiàn)象時產(chǎn)生的瞬態(tài)，即在斷開電池的同時，交流發(fā)電機正在產(chǎn)生充電電流，而其電路上仍有其他負(fù)載時產(chǎn)生的瞬態(tài)。

在拋負(fù)載過程中，DUT 的功能狀態(tài)等級應(yīng)達(dá)到 C 級。

根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，拋負(fù)載脈沖試驗被放在了 ISO 16750-2：2012（對應(yīng) GB/T 21437.2—2021） 中，5a 變成了試驗脈沖 A（Pluse A），無集中拋負(fù)載抑制，5b 變成了試驗脈沖 B（Pluse B），具有集中拋負(fù)載抑制。關(guān)于拋負(fù)載的成因、拋負(fù)載波形的特性及對系統(tǒng)的影響在 4.3.2 節(jié)有詳細(xì)描述。

9.  反向電壓

此試驗的目的是為了模擬車輛輔助啟動 / 跳線啟動時對蓄電池的反向連接。根據(jù) GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，測試電壓及時間見表 5-11。

表 5-11 反向電壓測試電壓及時間

恢復(fù)正常連接后，DUT 的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到 A 級。

另外，在 4.3.3 節(jié)對系統(tǒng)產(chǎn)生反向電壓的原因及對系統(tǒng)的影響有詳細(xì)描述。

10.  參考接地和供電偏移

此試驗的目的是為了檢驗在 DUT 存在兩條或多條供電線路時組件的可靠性，如對電源接地與信號接地的參考點不一致的組件就需要進行此試驗。根據(jù) GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，所有 DUT 的偏移電壓被定義為（1±0.1）V。試驗過程中 DUT 的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到 A 級。

地漂移的成因及對系統(tǒng)的影響可參考 4.1.3 節(jié)內(nèi)容。

具體的偏移電壓及測試方法可能根據(jù)不同的 OEM 要求會有所不同，如根據(jù)福特的 FMC1278 試驗標(biāo)準(zhǔn)，地漂移被放到了抗干擾測試中，測試項目的編號為 CI 250。標(biāo)準(zhǔn)要求地漂移的電壓為正弦波，頻率范圍為 2~100kHz， 電壓脈沖的幅值最高可達(dá) ±5V。福特 CI 250 試驗標(biāo)準(zhǔn)要求（部分） 如圖 5-9 所示（原標(biāo)準(zhǔn)為英文，為便于理解，翻譯為中文）。

11.  開路特性

開路測試分為單線斷開和多線斷開兩種，此試驗的目的是為了檢驗 DUT 在一條或多條線路突然斷路情況下的性能。根據(jù) GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，斷開時間為（10±1）s，開路阻抗大于或等于 10MΩ。

圖 5-9 福特 CI 250 試驗標(biāo)準(zhǔn)要求（部分）

測試方法是斷開 DUT 系統(tǒng)接口的一條或多條線路，然后恢復(fù)連接，觀察 DUT 在斷路期間和斷路后的狀態(tài)。試驗需要對系統(tǒng)接口的每條線路分別重復(fù)進行測試，如果是有多個連接器的 DUT，應(yīng)對每一種可能的連接分別進行測試。試驗過程中 DUT 的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到 C 級。

12.  短路特性

此試驗的目的是為了檢驗 DUT 在輸入或輸出端發(fā)生短路時的性能。按照 GB/T 28046.2—2019 的規(guī)定，DUT 的所有有效輸入和輸出端應(yīng)分別依次連接到系統(tǒng)最高電壓 U_Smax 及地，信號線持續(xù)時間為（60±6）s，負(fù)載電路持續(xù)時間根據(jù)客戶要求，其他輸入和輸出端保持開路或根據(jù)客戶要求。

試驗要求：

1） 所有信號線功能等級達(dá)到 C 級。

2） 所有電子保護輸出端應(yīng)確保能承受短路電流且在切斷短路電流后能恢復(fù)到正常工作（最低達(dá)到 C 級）。