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传统车企EMC测试成功都采用哪些技巧

序言

汽车工业和每一家汽车公司都必须满足各种电磁兼容性(EMC)规定和EMC测试。例如,确保电子系统不会产生过多的电磁干扰有两个要求(EMI)或者噪音,它必须能够防止其他软件产生的噪音。本文研究了这些要求,并讨论了一些技巧和方法,以确保设备设计符合这些要求。


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EMC要求概述

CISPR25是一种标准,它提出了几种类型的建议限制检测标准,以评估即将安装在汽车上的部件形成的辐射传输。CISPR除了为制造商提供指导外,大多数制造商也有自己的要求CISPR25填写指导标准。CISPR25测试的目的是确保安装在车内的部件不会影响车内他软件。

CISPR25要求检测室内电磁噪声电平必须至少66dB。由于CISPR希望噪声水平低至18dB(μV/m)因此,需要一个12以下的区域dB(μV/m)环境噪声电平。作为参考,这可能相当于间隔天线1km一个典型AM电台广播场强。

在今天的环境中,实现这一规定的唯一途径是在一个独特的房间中进行测试,该房间旨在屏蔽测试环境和外部磁场。此外,由于正常预算必须在一定程度上限制检测室的大小,因此防止检测室检测环境中信号反射的不利影响非常重要。因此,必须在检测室的墙上放置一些非反射电磁(EM)波的材料(图1)。检测室的成本非常昂贵,通常在一小时内租用。为了控制成本,最好设计得当EMC/EMI评估难点,然后在检测室进行一次成功。


一、维护小环路

当存在磁场时,由导电材料形成的电路作为天线,并将磁场转换为围绕电路的流动电流。电流强度与闭环面积成正比。因此,应尽可能避免电路的发生,并使必要的封闭区域尽可能小。例如,当存在差分信号时,可能会有一个电路。在发射机和接收器之间形成一个电路,选择一个差分线。

另一个常见的电路出现在两个子系统应用相同电路的区域,也许是一个显示器和一个模块控制电路来促进显示(ECU)。底盘中有一个公共接地(GND)线表示端和全面ECU端至该GND连接线。当视频流传输到带有自己接地线的显示器时,它将在接地平面上形成一个巨大的电路。在某些地方,这种电路是不可避免的。然而,尽管电感或铁氧体磁珠被引入地面连接线,DC环路仍将存在,但从RF从辐射的角度来看,这条环路早已断了。

此外,当根据双绞线电缆传输信号时,每对差分控制板/接收器将形成一个电路。一般来说,由于双绞线是通过间隙连接的,因此连接电缆的电路面积很小。但是,一旦信号到达电路板,应保持间隙连接,以避免扩大电路面积。


二、旁路电容必不可少

CMOS由于其快速、极低的工作,电路非常受欢迎。CMOS当需要充放电时,电路只在其变化和节点电容时消耗功率。从电源的角度来看,平均流量消耗为10mA的CMOS在时钟转换期间,电路吸收的电流可能高于许多倍,但时钟转换阶段的流量消耗非常低,甚至为零。因此,辐射限制侧重于电压和电流的峰值,而不是平均值。

在时钟转换过程中,从电源到芯片电源管脚的电流浪涌是主要的辐射源。根据每个电源管脚周围的旁路电容器,电容器将在时钟脉冲边缘期间直接提供芯片所需的电流。然后,在时钟转换周期的中间,电容器中的电荷应用于较低且稳定的电流积累。较大的电容器适用于电流急剧增加,而对快速标准的反应力较弱。特别是,小型电容器可以快速响应要求,但其总电荷容量有限,消耗速度快。对于大多数电路,最好的解决方案是混合不同规格的电容器(也许1μF和0.01μF电容器并联)。较小的电容器布置在非常靠近设备电源脚的区域,较大的电容器可以放置在远离电源脚的区域。


三、屏蔽

应该使用好的屏蔽方法,在这一点上没有捷径。当设计旨在尽可能避免辐射时,必须在困难电路的一部分进行屏蔽。虽然它仍然可以辐射能量,但更好的屏蔽可以捕捉辐射,并在它们逃离系统之前将其发送到道路上。下图显示了如何控制屏蔽EMI的。

屏蔽可以通过多种方式使用。也许很容易将系统关闭在导电机外壳中,或者可能是一个小的定制塑料外壳,焊接在辐射源上。


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四、更好的匹配电阻可以最大限度地降低电阻EMI

当根据传输线传输快速信号并在传输线上遇到特征阻抗的变化时,部分信号应反射回信号源,部分信号将继续沿原方向传输。反射会导致辐射,一点也不会改变。完成低水平EMI,一定要遵循适当的快速设计实践。有更多优秀的资源为您提供相关的传输路线定制信息。以下是在规划传输路线时提出的一些预防措施:

请记住,在接地平面和信号布线之间有一个信号。辐射可能是由于信号布线接地平面的最终断裂造成的,因此应注意信号布线中的接地平面损伤或最终断裂。尽量减少信号布线顺序中的钝角。精致的角比倾斜的角好得多。

一般,FPD-Link信号将允许零件分接;例如:同轴电源,电源连接,AC莲花电容器,这个。为了尽可能避免构件中的反射,可以尝试使用0402模型的小部件,并将接线的总宽度设置为与0402构件焊接层相同的总宽度。此外,应根据操作层中的电介质厚度设置接线的特征阻抗。


五、接地线短

引入芯片的所有电流也将再次从芯片中排出。文章中推荐的几种方法表明,芯片的连接线必须简短。例如,旁通电容器应接近IC,保持一个小电路等。然而,当接地电流返回其起源时,需要通过的路径往往被废弃。理想情况下,电路板的一层是专门用来接地的,直到GND这种方法并不比埋孔长多少。不过,有些电路板布置在接地平面上有一个伤口,进而推动接地电流从芯片返回电源。GND当这种方法传输电流时,它被用作推送或接收噪声的天线。


六、速度不得超过规定水平

该行业有一种趋势,即担心时间限制,使用尽可能快的逻辑设备来获得最佳时间限制。不幸的是,非常快速的逻辑设备具有陡峭的脉冲边缘和高频部件,这将产生EMI。降低系统EMI一种测量方法是一种逻辑装置,其速度尽可能低,但仍将达到时间标准。FPGA降低边缘速率的一种方法是允许将驱动强度设置在较低的水平。在某些地方,逻辑线上的串联电阻可以用来降低系统中的信号转换率。


七、电源线电感

在第二种方法中,我们讨论了旁通电容器可以作为减少电流浪涌损伤的一种手段。电源线中的电感是同一问题的另一个层次。通过在电源线上布置电感或铁氧体磁珠,强制传输到电源的电路可以满足电容器(而不是电源)的动态功率要求。


八、密切注意谐振

对于各种干扰源,需要使用电感和电容器来减少可能出现的问题EMI的dv/dt和di/dt问题。然而,电感和/或电容器具有与自谐振无关的不利特性。这种情况通常可以通过增强与电感相连的电阻来纠正。这种电阻可以吸收振动形成的动能,从而将其增加到足够的水平,导致问题。当一个串联电感通向包括旁路电容器在内的部件(来自电源线的分离部件或寄生电感)时,会导致另一个隐藏的问题。由此形成的L-C在谐振频率方面,电路可能会发生冲击。同样,这种情况也可以通过电阻常与电感并联)来解决。


九、电容器布置在开关电源的输入端

汽车设计师担心影响,AM电磁波段。大多数车辆都配备了一个AM其可调谐工作频段为500kHz至1.5MHz特别敏感的高增益放大器。如果一个组件在这个频段内推送信号,很可能是AM我在录音机里听到了。许多用于开关电源的开关频率都位于此频带中,这导致了汽车应用中的问题。因此,大多数车辆开关电源的开关频率高于该频带-通常为2MHz或者更高。如果开关电源的键入或输出没有足够的担忧,这种开关噪声会进入其他对基频或次谐波频率敏感的子系统。


十、峰值辐射可通过扩频记录减少

对于FPD-Link串化器或解串器(SerDes)对于其他组件,一般有数据总线和时钟,并有扩频计时选项。在扩频记录中,调配时钟信号。因此,由于时钟和信号脉冲边缘,能量在比必须占用的频带更广泛的工作频带中传播。由于EMI该规范设置为限制一个频段内所有频率的峰值辐射,因此在较宽频段内传播噪声有利于大大降低噪声峰值。DS90UB914A-Q1这是一个很好的解弦器实例,经常与之配合DS90UB913A-Q串化器一起使用。这类设备用于优秀的驾驶辅助系统(ADAS)视频链接在相机和处理器之间。解码器负责摄像机中图像传感器向串行器提供的时钟,并与数据一起导出时钟Cpu运用。10或12条快速数据线与快速时钟同时更改操作EMI一个来源。为降低该EMI,DS90UB914A具有使用扩频时钟和导出数据(而不是图像传感器提供的低振动时钟)的选项。扩频时钟根据解弦器中的存储器进行操作。


结语

由于车辆越来越依赖电子产品来实现不限于娱乐和舒适,而不限于娱乐和舒适,因此需要完成正确操作和其他软件的影响。根据本文简要描述的技术和方法,选择合适的组件进行EMC测试,工程师可以设计一个稳定的系统,使汽车系统不受影响EMI受难题危害,工作可靠。


相关关键词: 电磁兼容EMC测试EMI
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