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汽车行业成功实现EMC测试的10个技巧

点击次数:204 发布时间:2022-12-05

前言

汽车工业和每个汽车企业都必须满足各种电磁兼容性(EMC)规定和EMC测试。例如,有两个要求是确保电子系统不会造成太多干扰信号(EMI)或者噪音,它必须能够避免其他软件产生的噪音。本文研究了一些这样的规定,并讨论了一些技巧和方法,以确保设备设计符合这些要求。


EMC规定简述

CISPR25是一种规范,它给出了几种具有建议限制的测试标准,用于评估将要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,大多数制造商还有一套自己的标准CISPR25补充指导规则。CISPR25测试的目的是确保安装在车内的部件不会影响车内的其他软件。

CISPR25规定测试室内的电磁噪声电平必须至少的电频低66dB。因为CISPR25的希望噪声电平低至18dB(μV/m)所以需要一个小于12的地方dB(μV/m)环境噪声电平。作为参考,这大致相当于间距天线1km一个典型AM电台广播场强。

在今天的环境中,达到这一规定的途径是在一个的房间中进行测试,该房间旨在屏蔽测试环境和外部磁场。此外,由于正常预算需要对检测室的尺寸进行一定的限制,因此避免检测室内检测环境中信号反射的不利影响是非常重要的。因此,检测室的墙壁必须嵌入某种不反射电磁(EM)波的材料(图1)。检测室的成本非常昂贵,通常每小时租时内出租。为了降低成本,最好在设计上正确EMC/EMI评估难题,然后在检测室完成一次成功。


一、保持小环路

当存在磁场时,由导电材料形成的回路作为天线,并将磁场转换为围绕回路流动的电流。电流强度与闭环的面积正相关。因此,应尽可能防止回路的出现,并使必要的封闭区域的面积尽可能小。例如,当存在差分数据信号时,可能会有一个回路。在选择差分线的发射机和接收机之间形成一个回路。

另一个常见的回路出现在两个子系统使用相同电路的地方,也许是一个显示器和一个模块控制电路来推动显示器(ECU)。底盘中有一个公共接地(GND)线表示端和全面ECU端至该GND一条连接线。当视频信号连接到具有自己接地线的显示屏时,它将在接地平面内形成一个巨大的回路。在某些地方,这种回路是不可避免的。然而,尽管在地面连接线中引入电感或铁氧体磁珠,DC环路仍将存在,但从RF从辐射的角度来看,这条环路已经断了。

此外,当根据双绞线电缆传输信号时,每对差分控制器/接收器也将形成一个回路。一般来说,由于双绞线是紧密连接的,因此连接电缆部分的回路面积很小。但是,一旦信号到达电路板,应保持紧密连接,以防止扩大回路面积。


二、旁路电容

CMOS电路非常受欢迎,部分原因是它具有高速和非常低的功。CMOS当需要充电和放电时,电路仅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在时钟变换期间,电路吸收的电流可能高出许多倍,但在时钟变换期间的流量消耗非常低,甚至为零。因此,辐射限制方法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通电容器,电容器将直接提供在时钟脉冲边缘期间为芯片供电所需的电流。然后,在时钟转换周期的中间,电容器中的电荷使用较低且稳定的电流积累。较大的电容器适用于电流激增,但对快速标准的反应能力较差。特别是小型电容器可以快速响应需求,但其总电荷容量有限,消耗快。对于大多数电路,解决方案是混合不同尺寸的电容器(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,而较大的电容器可以放置在距离电源脚较远的区域。


三、更好的匹配电阻可以最大限度地减少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,部分信号将被反射回信号源,部分信号将继续沿着原来的方向传输。反射会导致辐射,一点总是不变的。实现低水平EMI,必须遵循适当的快速设计实践。有大量优秀的资源为您带来相关的传输线路定制信息。以下是在设计传输线路时提出的一些预防措施:

请记住,在接地平面和信号接线之间有一个信号。辐射可能是由信号接线接地平面的最终断开引起的,因此应注意信号接线下的接地平面创伤或最终断开。尽量避免在信号布线的排列中出现钝角。精致的弯角会比直角转角好得多。

一般,FPD-Link信号将允许零件对其进行分接;例如:同轴线电源,电源连接,AC莲花电容器,这些。为了尽量减少该部件中的反射,可以尝试应用0402模型的小部件,并将接线宽度设置为与0402部件焊接层相同的宽度。此外,接线的特征阻抗应根据操作层中电介质的厚度进行设置。


四、屏蔽

应该使用好的屏蔽方法,在这一点上没有捷径可走。当设计旨在尽量减少辐射时,需要在导致问题电路的部分周围进行屏蔽。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地面。



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