前大灯LED驱动模块设计验证方法与流程

本发明涉及一种专门针对前大灯led驱动模块的设计验证方法，使通过验证的led驱动模块可以满足目前各个主流车厂(例如上汽、大众、通用、一汽、广汽等)的要求，属于车灯
技术领域：
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背景技术：
：目前不同的主流车厂对于前大灯led驱动模块相关的要求各不相同，造成车灯制造企业往往需要针对各车厂各自所提要求，分别进行前大灯led驱动模块的设计、生产和管理，因此车灯成本、车灯生产效率和车灯制造企业的经济效益都受到不同程度的影响。技术实现要素：本发明旨在提供一种前大灯led驱动模块设计验证方法，其能涵盖各大主流车厂的要求，设计验证合格的设计方案其led驱动模块的正式试验通过率显著提高。本发明的主要技术方案有：一种前大灯led驱动模块设计验证方法，对试验样件执行基本电性能测试，所述基本电性能测试包括恒流功能验证、点灯逻辑验证、电阻分档验证、输入端电压测试、外接电阻开路保护验证、抛负载测试、电压突跳测试、7v启停测试、6v启停测试、复位验证、信号线和负载短路试验、叠加交流电测试、长时间过压测试、温度保护曲线验证、电压缓慢下降缓慢升高测试、防反接验证和报警线验证。所述点灯逻辑验证是分别使试验样件工作在最大输出电压、最小输出电流状态以及工作在最小输出电压、最大输出电流状态，按照使用说明书中的点灯逻辑进行逐一试验验证。所述基本电性能测试还包括过压保护验证、pin断路测试、稳定输出电压范围测试、高低压保护策略验证、左右灯动作一致性验证、灯光秀功能验证、启动抗干扰测试和电压瞬间下降测试。所述灯光秀功能验证包括以下内容：(1)循环点亮功能：带循环点亮功能的试验样件需要带有转向灯安全模式，要求在clock和spi断开时，转向灯所有的led常亮；带循环点亮功能的试验样件需要验证循环逻辑，在循环到第3颗led时，将led+开路，然后再接回，看是否从第4颗led开始继续循环；(2)矩阵功能：带矩阵功能的试验样件需要增加单颗led动作功能，led从左到右再从右到左逐颗顺序点亮，然后两颗led从当中往两边逐个顺序点亮，最后回到中间；带矩阵功能的试验样件运用在转向灯上的，需要在can断开的情况下所有的转向灯led能够全部常亮；(3)呼吸功能：带呼吸功能的试验样件进行如下呼吸测试：一个循环呼吸3次——>位置灯1min——>呼吸3次——>日间行车灯1min——>呼吸3次——>位置灯1min——>呼吸3次——>日间行车灯1min，持续循环；位置灯的点灯要求是给位置灯供常电，日间行车灯悬空；日间行车灯的点灯要求是给日间行车灯供常电，位置灯悬空；呼吸点灯要求为：呼吸时，日间行车灯供常电，位置灯输入的占空比信号的频率是100hz；带呼吸功能的样件做开路实验时，移除电源线再接回后，led不允许闪烁。所述基本电性能测试还优选包括满功率低压高温点灯测试，该测试是让试验样件工作在最大功率状态，并且工作电压为试验样件的最小工作电压，持续工作10小时，检验试验样件是否发生异常。所述前大灯led驱动模块设计验证方法还包括对试验样件执行大参数测试，所述大参数测试是在常温、低温和高温中的每一种温度状态下，分别测试并记录9v、14v和16v电压供电时的输入电流、输出电流、输出电压、报警信号是否异常、启动延迟时间、启动峰值电流和故障输入电流。所述前大灯led驱动模块设计验证方法还包括对试验样件执行pcb最大负载温度测试，所述pcb最大负载温度测试是在9v、12v和18v三种供电电压下各点灯1h，记录pcb板的发热情况，包括记录器件的最高温度，对于超过80℃的元器件，记录此元器件的代号和型号。所述前大灯led驱动模块设计验证方法还包括对试验样件执行高低温寿命循环测试，所述高低温寿命循环测试包括切换周期测试、温度交变曲线测试和电压交变曲线测试三种，测试时长为2000h。所述前大灯led驱动模块设计验证方法还包括对试验样件执行电磁兼容测试，所述电磁兼容测试包括主电路纹波测试、静电放电测试、电源线瞬态脉冲抗干扰测试、大电流注入测试、射频抗干扰测试、辐射发射测试和电源线传导发射测试，其中所述主电路纹波测试作为第一项测试，所述静电放电测试和电源线瞬态脉冲抗干扰测试依次先后进行，并在其余四项测试之前完成，所述主电路纹波测试是在待测前大灯led驱动模块处于最大输出功率的情况下，针对待测前大灯led驱动模块的dcdc开关mos管的d脚测量开关波形，测试通过的标准是开关波形产生大电流边沿上升时间小于70ns，上冲和下冲波形的纹波电压峰峰值都小于500mv，且输出信号对地的纹波电压峰峰值小于90mv。对于多于一个输入端口的前大灯led驱动模块，所述电磁兼容测试还包括端口小电压注入测试，所述端口小电压注入测试是在需要单点功能时在悬空的另一个输入端口提供5v的供电电压，检查待测前大灯led驱动模块是否出现异常，所述端口小电压注入测试在所述静电放电测试之前进行。本发明的有益效果是：本发明的验证流程和测试方法能覆盖各大主流车厂的要求，由此可以采用统一设计、统一生产和统一管理，因此有利于车灯生产企业降低成本、提高生产效率、提高经济效益。采用本发明的验证流程和测试方法，有利于及早确定电路设计中的缺陷，促进前大灯led驱动模块设计方案的不断完善，有利于前大灯led驱动模块的产品品质的持续提高。实践中发现，采用本发明的验证方法设计验证通过的设计方案，其产品在后期正式试验的通过率显著提高。附图说明图1是本发明的设计验证方法测试方案的一个实施例的示意图；图2是抛负载波形示意图；图3是电压突跳波形示意图；图4是7v冷启停波形示意图；图5是7v热启停波形示意图；图6是6v启停波形示意图；图7是复位波形示意图；图8是叠加交流波形示意图；图9是电压缓慢变化的波形示意图；图10是呼吸点灯的呼吸波形示意图；图11是启动抗干扰波形示意图；图12是温度交变曲线示意图；图13是电压交变曲线示意图。具体实施方式本发明公开了一种前大灯led驱动模块设计验证方法，需要对前大灯led驱动模块(简称驱动模块)的试验样件执行相应的测试，至少包括基本电性能测试，还可以包括大参数测试、pcb最大负载温度测试、高低温寿命循环测试和电磁兼容测试中的一种或多种。当包含上述全部测试时，测试方案如图1所示。不同的测试项目试验样件处于不同的特定工作状态下，所述工作状态是依据试验样件的输出电压、输出电流和输出功率的设计值确定的。本发明的设计验证方法所涉及的试验样件工作状态包括以下几种：工作状态1a：样件不上电，接插件和线束都不连接；工作状态1b：样件不上电，接插件和线束连接；工作状态2a：样件工作在最大输出电压、最小输出电流状态；工作状态2b：样件工作在最小输出电压、最大输出电流状态；工作状态2c：样件工作在最大输出功率、最大输出电流状态；工作状态2d：样件工作在最大输出功率、最大输出电压状态；工作状态2e：样件工作在最小输出电压、最小输出电流状态。不同测试项目的通过标准不同，为了简化后续对于各个测试项目的通过标准的描述，现将采用本发明的设计验证方法测试后试验样件可能出现的各种功能状态说明如下：classa：试验样件或系统(指包括驱动模块的试验样件和与其连接的线束、负载等组成的组件集成，下同)的所有功能在干扰之时和干扰之后正常运转，符合设计要求；classb：在受干扰时，试验样件或系统的所有功能正常运转。但是，一项或多项功能运转会偏离指定误差。所有功能在干扰撤离后能自动恢复至正常状况，但记忆功能应为classa；classc：试验样件或系统的一项或多项功能在受干扰时不能正常运转，但在干扰撤离后能自动恢复至正常状况，但记忆功能不能受到影响；classd：在受干扰之时和受干扰之后，设备和系统的功能不能正常运转，但在去除干扰并通过操作者/用户复位启动后，还可以正常运转，但记忆功能不能受到影响；classe：在受干扰之时和受干扰之后，设备和系统的功能不能正常运转，并且如果不对设备或系统进行维修或替换，则功能不能恢复至正常状况。1基本电性能测试：主要包括恒流功能验证、点灯逻辑验证、电阻分档验证、输入端电压测试、外接电阻开路保护验证、抛负载测试、电压突跳测试、7v启停测试、6v启停测试、复位验证、信号线和负载短路试验、叠加交流电测试、长时间过压测试、温度保护曲线验证、电压缓慢下降缓慢升高测试、防反接验证和报警线验证。所述基本电性能测试还可以进一步包括过压保护验证、pin断路测试、稳定输出电压范围测试、高低压保护策略验证、左右灯动作一致性验证、灯光秀功能验证、启动抗干扰测试和电压瞬间下降测试。以下是所述基本电性能测试中各分项测试的主要内容和测试方法。1.1恒流功能验证：常温下，在试验样件工作最小电压umin到试验样件工作最大电压umax的电压范围内(如果没有特殊要求的话，一般电压范围为9-16v)，应确保各个分bin电阻对应的档位处输出电流恒定，即输出电流偏差应在±5％之间。1.2点灯逻辑验证：循环点亮或者律动需要满足循环开路逻辑功能，需要在循环中断电再上电，验证循环或者律动的逻辑是否可以在断电后有记忆，具体是在工作状态2a和2b下点亮led，按照使用说明书中的点灯逻辑进行逐一试验验证，需要完全符合说明书中的逻辑。1.3电阻分档验证：常温下，在ua电压(交流发电机工作时的供电电压，通常为14v)下，按照使用说明书验证分bin电阻对应的输出电流值是否一致，偏差范围应在±10％之间。1.4输入端电压测试：当驱动模块有大于一个功能,在工作状态2a和2b下点亮一个功能的led，把剩下功能的供电输入端用1kω下拉电阻下拉，然后测量下拉电阻两端的电压值，此电压值应小于0.5v。针对每一种功能都需要进行该测试。1.5外接电阻开路保护验证：在工作状态2a和2b下点亮led，然后把分bin电阻悬空，看试验样件是否会自保护(即led熄灭)，需要试验样件能够有保护功能。1.6抛负载测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在可编程电源输出抛负载波形(如图2所示),功能状态应至少为classc。抛负载波形的参数优选为：umin＝13.5v，umax＝27v，tr≤2ms，t1＝300ms，tf≤30ms，循环之间暂停1min，循环次数为10次。1.7电压突跳测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在可编程电源输出电压突跳波形(见图3)，需要功能状态至少为classc。电压突跳波形优选参数为：vmin＝13.5v，vmax＝26v，t1＝1min，试验循环次数为1。上升时间tr、下降时间tf不做强制要求，但一般不应超过10ms。1.87v启停测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在可编程电源输出7v启停波形，需要冷启动(coldstart)的功能状态至少达到classc，热启动(hotstart)的功能状态为classa。冷启动波形如图4所示，优选的波形参数见下表。参数标准型加强型vb11v11vvt4.5v3.2vvs4.5v5vva6.5v6vvr2v2vtf≤1ms≤1mst40ms19mst50ms≤1mst619ms329t750ms50mst810s10str100ms100msf2hz2hz循环间隔时间t2s2s循环次数1010热启动波形如图5所示，优选的波形参数见下表。1.96v启停测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在可编程电源输出6v启停波形(参见图6)，需要用示波器监控输出电流波形来判断led的光通量是否到零。下表为测试电压取值。1)按照下表中的参数输出电压波形2)按照下表中的参数变化输出图6所示波形(引用自标准iso7637-2中的pulse4波形)。按照下表要求的参数进行标准is07637-2中的pulse4的测试。pulseseverityusnote1uanote1t9note1t11note1i4v2.5v1s40msii5v3v，2.5v2s60msiii6v4v，3v，2.5v5s80msiv7v5v，4v，3v，2.5v10s100ms在上述两种输出波形情况下，针对于不同的产品，光通量需要达到各自不同的要求，如下表所示。光通量要求包括三种情况，分别是condition1、conditon2、condition3。condition1：测试中电压在6v以上时，光通量要大于80％；condition2：测试中电压分别为10v、8v、6v以上时，光通量需要分别大于60％、25％、5％：condition3：测试中电压分别为10v、8v、6v以上时，光通量需要分别大于40％、15％、0％。具体是：近光灯需要满足condition1的要求，远光灯、后位置灯、制动灯需要满足condition2的要求，后雾灯、日间行车灯等需要满足condition3的要求。1.10复位验证：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在可编程电源输出复位波形(见图7)，需要测试两次波形，跌落时间分别为5s和100ms，需要每次回到样件工作最小电压umin的时候试验样件的工作状态为classa。复位波形的优选参数为：vth＝6v，△v1(umin到6v)＝0.5v，△v2(6到0v)＝0.2v，t1＝5s，t2＝100ms，上升/下降时间(tr/tf)≤100ms，试验循环次数＝1次。1.11信号线和负载短路试验：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在带载、不带载、bat不接和地线不接这四个状态下分别进行下列短路实验的循环，下列(1)-(7)为一个循环。(1)将试验样件放置进温箱并且温度稳定在样件工作最低温度tmin；(2)试验样件供电电压设置为样件工作最大电压umax；(3)所有i/o线对bat进行短路，每次短路持续15min；(4)移除短路，并且确认试验样件带正常负载时的输出是否正常；(5)供电电压换成样件工作最小电压umin，重复(2)-(4)；(6)i/o线对gnd进行短路，重复(2)-(5)；(7)温箱温度稳定在样件工作最高温度tmax，然后重复(2)-(6)。1.12叠加交流电测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后在可编程电源输出叠加交流波形(如图8所示)，功能状态应为classa。叠加交流波形的参数优选为：umax＝16v，vpp＝6v，周期t1＝2min，频率范围是15hz-30khz。电源内阻ri≤100mω。1.13长时间过压测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后将输入电压升至18v，在环境温度tmax-20℃下进行试验并持续1h，功能状态应为classa。其中tmax是试验样件工作最高温度。1.14温度保护曲线验证：用电阻箱验证说明书中热敏电阻ntc的温度保护曲线，即确认所得出的ntc电阻和输出电流对应关系数据是否与说明书上的曲线匹配。1.15电压缓慢下降缓慢升高测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后从umax以0.5v/min的速率下降输入电压直至0v，然后再从0v升至umax，在大于umin的电压范围内，试验样件功能状态需要为classa，低于umin的电压范围内，试验样件的功能状态至少需要为classc，电压缓慢变化的波形如图9所示。图中umax、umin分别为模块工作的最大输入电压和最小输入电压。1.16防反接验证：在工作状态2a和2b下点亮led，然后正负对换1分钟再换回来，看试验样件是否还正常，功能状态至少应为classd。1.17报警线验证：需要按照使用说明书进行常温、低温和高温下报警线逻辑的验证，即常温、低温和高温下正常状态下报警线电压和故障状态时报警线电压的验证，还需要进行常温、低温和高温下转向灯上电报警线延迟时间、转向灯下电报警线延迟时间和led开路报警线延迟时间的验证，所有情况下报警线延迟时间应该小于50ms。上述两项关于报警线电压、三项关于报警线延迟时间的验证中，无论常温、低温和高温，针对每一种温度级别，都需要分别在9v、14v和16v三个输入电压下进行测试。注意验证之前需要确认清楚报警线外部电路参数，包括上拉电阻的阻值和到地电容的容值。1.18过压保护验证：在试验样件带过压保护功能的情况下，在工作状态2a和2b下点亮led，使电压从16v开始往上升，记录试验样件保护时候的供电电压值，并判断是否与设计的过压保护电压一致。1.19pin断路测试：在工作状态2a和2b下点亮led，然后依次插拔信号线10s看试验样件是否会自动恢复，需要功能状态至少为classd。1.20稳定输出电压范围测试：使用电子负载作为模拟负载，验证试验样件的输出电压范围是否符合驱动说明书中关于模块输出电压范围的描述。1.21高低压保护策略验证：检验电压上升过程的启动点、稳定点和关闭点以及电压下降过程的降功率点和关闭点这五个位置所对应的输入电压、输出电流、当前输出电流与设定输出电流的百分比与说明书中的高低压保护曲线之间是否存在差异。1.22左右灯动作一致性：为了测试样件左右灯动作的同步性，增加了对试验样件的启动时间、循环周期和功能之间切换的延迟时间的测试。该测试针对左右灯都带有循环功能的情况，需要延迟时间在偏差范围内，至少是肉眼无法分辨出左右灯动作存在先后的差异。1.23灯光秀功能验证：本发明在基本电性能测试中增加了对驱动模块的灯光秀功能的验证项目，在循环点亮、律动(或称矩阵)和呼吸功能时，驱动模块应能满足如下要求。(1)循环点亮功能：带循环点亮功能的模块需要带有转向灯安全模式，要求在clock和spi断开时，转向灯所有的led常亮。带循环点亮功能的模块需要验证循环逻辑，在循环到第3颗led时，将led+开路，然后再接回，看是否从第4颗led开始继续循环，测试中循环点亮的速度要慢，优选在30hz。(2)矩阵(matrix)功能：带matrix功能的模块需要增加单颗led动作功能，led从左到右再从右到左逐颗顺序点亮，然后两颗led从当中往两边逐个顺序点亮，最后回到中间。带matrix功能的模块如果运用在转向灯上的话，需要在can断开的情况下所有的转向灯led能够全部常亮。(3)呼吸功能：带呼吸功能的试验样件需要软件刷写测试软件满足呼吸测试模式：一个循环呼吸3次——>位置灯1min(1分钟，下同)——>呼吸3次——>日间行车灯1min——>呼吸3次——>位置灯1min——>呼吸3次——>日间行车灯1min，持续循环。pl(即位置灯)点灯要求：给pl供常电，drl悬空。drl(即日间行车灯)点灯要求：给drl供常电，pl悬空。呼吸点灯的呼吸波形示意图如图10所示。呼吸点灯要求为：呼吸时，drl供常电，pl输入的占空比信号的频率是100hz。带呼吸功能的样件做开路实验时，移除电源线再接回后，led不允许闪烁，可以延迟点亮。1.24启动抗干扰测试：在2a和2b的工作状态下，进行图11所示波形的验证。交流频率f＝2hz，额定电压un＝12v。测试条件按照下表中的1-4执行。按照测试条件1，试验样件测试中的功能状态至少应满足classb，led要求不能闪烁。按照测试条件2、3、4，试验样件测试中的功能状态至少应满足classc，led需要在测试后自动恢复正常。1.25电压瞬间下降测试：在2a和2b的工作状态下，按照下表中的参数和波形施加试验脉冲进行验证，需要试验样件在测试中的功能状态至少为classc，测试后能够自动恢复正常。1.26满功率低压高温点灯测试：让试验样件工作在最大功率状态，并且工作电压为试验样件的最小工作电压，持续工作10小时，检验试验样件是否发生异常。由于dcdc的模块在最小工作电压供电时，输入电流是最大的，然后模块在工作的最高温度下进行工作。该测试考验试验样件在满功率极限工况下的工作表现，是看dcdc电路在欠压和高温一同作用的情况下是否能正常工作、通过验证。2大参数测试：是在工作状态2a和2b下,进行常温、低温和高温的大参数测试。其主要内容是在常温、低温和高温中的每一种温度状态下，分别测试并记录9v、14v和16v电压供电时的输入电流、输出电流、输出电压、报警信号是否异常、启动延迟时间、启动峰值电流和故障输入电流。3pcb最大负载温度测试：是测量不同输入电压下输出负载最大功率情况下器件的最高温度。测试时应使试验样件处于2c和2d工作状态下，在9v、12v和18v三种供电电压下各点灯1h，记录pcb板的发热情况，主要是记录器件的最高温度，当有超过80℃的元器件，需要标出此元器件的代号并记录此元器件的型号，以备后续进一步查证、核验该型号元器件的相关参数。4高低温寿命循环测试：是验证led驱动模块在多种不同工况下的耐久性能。这几种不同工况分别是工作状态2a、2b、2c和2d，测试时长一般为2000h，要求样件功能完全正常。试验样件包括线束、负载和被测led驱动模块。所述高低温寿命循环测试包括切换周期测试、温度交变曲线测试和电压交变曲线测试三种。为了节省时间，可以选取多个样件并分组，每组进行一种测试，三种测试同时进行。但每个试验样件都要执行全部的测试项目。4.1切换周期测试：对于高亮低亮led共用功能的led驱动模块，根据以下周期进行顺序切换：高亮开1分钟——>低亮开1分钟——>高亮开20分钟——>低亮开5分钟——>高亮开8分钟——>低亮开8分钟——>高亮开10分钟——>低亮开5分钟——>高亮开1分钟——>低亮开1分钟。对于单功能的led驱动模块，根据以下周期进行顺序切换：开1分钟——>关1分钟——>开20分钟——>关5分钟——>开8分钟——>关8分钟——>开10分钟——>关5分钟——>开1分钟——>关1分钟。4.2温度交变曲线测试：按照图12所示的环境温度交变曲线进行测试。即在试验样件工作最低温度tmin状态下保持2h，用4h从tmin升温到试验样件工作最高温度tmax，在tmax状态下保持2h，用4h从tmax降温到tmin，再在tmin状态下保持2h，由此完成一个温度交变循环。在这种温度交变循环下持续测试2000h。对于前灯外装模块，tmax＝120℃，tmin＝-40℃。对于前灯内装模块，tmax＝95℃，tmin＝-40℃。如果前灯内装模块没有封闭的塑料盒，按照tmax＝120℃、tmin＝-40℃进行。4.3电压交变曲线测试：按照图13所示的电压交变曲线示意图进行测试。即在最低供电电压下保持1h，然后用1h从最低供电电压逐渐升压到最高供电电压，并在最高供电电压下保持2h，然后用1h从最高供电电压逐渐降压到最低供电电压，再在最低供电电压下保持1h，由此完成一个电压交变循环。在这种电压交变循环下持续测试2000h。测试时，需要全程监控试验样件的输入电流和led工作状态是否异常，需要满足功能状态classa。所述emc测试主要包括了静电放电(electro-staticdischarge，简称esd)测试、电源线瞬态脉冲抗干扰(conductedtransientimmunityonpowerline，简称ci)测试、大电流注入(bulkcurrentinjection，简称bci)测试、射频抗干扰(radiatedimmunity，简称ri)测试、辐射发射(radiatedemission，简称re)测试和电源线传导发射(conductedemission，简称ce)测试这六个分项测试。测试顺序要求首先进行静电放电测试，再进行电源线瞬态脉冲抗干扰，最后进行其他四种测试。对于带matrix功能的模块，需要在emc测试中增加针对单颗led的相应动作功能的检测。本发明优选在上述六个分项测试前先进行主电路纹波测试，如果样件的主电路纹波较差，emc测试中的re、ce测试超标的概率极大。如果测定的参数远超出要求范围，则可以立即着手emc的设计整改。从另一个角度来说如果所述被测样件能够满足上述纹波测试要求，就预示着未来的emc测试的通过率将大大提高。所述主电路纹波测试是针对待测前大灯led驱动模块的dcdc开关mos管的d脚测量开关波形，测试通过的标准是开关波形产生大电流边沿上升时间小于70ns，上冲和下冲波形的纹波电压峰峰值都小于500mv，且输出信号对地的纹波电压峰峰值小于90mv。所述emc测试还可以包括端口小电压注入测试，也在上述六个分项测试前进行。该测试是针对多于一个输入端口的驱动模块进行的，具体是在需要单点功能时在悬空的另一个输入端口提供5v的供电电压，检查待测前大灯led驱动模块是否出现异常。该测试可以在一定程度上验证被测样件在后续大电流注入测试中可能出现的情况。所述主电路纹波测试和端口小电压注入测试的主要测试工具均为示波器，且这两种测试没有先后顺序要求。本发明的多数测试项目是基于行业内的技术标准，主要参考的标准有：cispr25-2008、iso7637-2、iso10605、iso11452-4、iso11452-2、iso16750、vw80000-2013、gmw3172-2015、gmw3097-2015、tl81000-2016和smtc3800006-2015、ieccispr25:2008。当前第1页12