汽車電子行業實現EMC測（cè）試的十個（gè）技巧

汽車工業和每個汽車企業都必須滿足（zú）各種電（diàn）磁兼容性（EMC）規（guī）定和EMC測試。例如，有兩（liǎng）個要求是確保電子係統不會造成（chéng）太多（duō）幹擾信號（EMI）或者噪音，它必須（xū）能夠避免其（qí）他（tā）軟件產生的噪（zào）音。本文研究了一些（xiē）這樣的規定，並討論（lùn）了一些技巧和方（fāng）法，以確保（bǎo）設備設計符合這些要求。

EMC規定簡述

CISPR25是一種規範，它給出了幾種具有建議限製的測試標準，用於（yú）評估將要安裝在汽車上的部件形成的輻射（shè）傳（chuán）輸。CISPR除了為製造商提供指導外，大多數（shù）製造商還有一套自己的標準CISPR25補充指導（dǎo）規則。CISPR25測試的目的是確保安裝在車內的部件不會影響車（chē）內（nèi）的（de）其他軟件。

CISPR25規定測試室內的（de）電磁噪聲電平必須至少的（de）最（）低電頻低66dB。因為CISPR25的希望噪聲電平低至18dB（μV/m）所以（yǐ）需要一個（gè）小於12的地方dB（μV/m）環境噪聲電平。作為參考，這（zhè）大致相（xiàng）當（dāng）於間距天線（xiàn）1km一個典（diǎn）型AM電（diàn）台廣播場強。

在（zài）今天的環（huán）境（jìng）中，達到這一規定（dìng）的唯（）一途徑是在一個獨（）特的房間中進行測試，該房（fáng）間旨（zhǐ）在屏蔽測試環境和外部磁場（chǎng）。此外，由於正常預算需要對檢測室的尺寸進行一（yī）定的（de）限製，因此（cǐ）避免檢測室內檢測環境中信號反射的（de）不（bú）利影響是非常重要的。因此，檢測室的牆壁必須（xū）嵌入某種不反射電磁（EM）波的材料(圖1)。檢測室的成本非常（cháng）昂貴，通常每小時（shí）租時內出租。為了降低成本，最好在（zài）設計上正確EMC/EMI評估難題，然後（hòu）在檢測室完成一次成功。

一、保（bǎo）持小環路

當存在磁場時（shí），由導電材（cái）料形成的回（huí）路作為天線，並將磁場轉換為圍繞回路流動的電（diàn）流。電流強度與閉環的麵積正相關。因此，應盡可能防止回路的出現，並（bìng）使（shǐ）必要的封（fēng）閉區域的麵積盡可能小。例（lì）如，當存在差分數據信號時，可能會有一個回路。在選擇差分線（xiàn）的發射（shè）機和接收機之間形（xíng）成一個回路。

另一個常見的回路出現在兩個子係統使用相同電路的地方，也許（xǔ）是一個顯（xiǎn）示器和一個模塊（kuài）控製電路來（lái）推動顯示器（qì）（ECU）。底盤中有一個公共（gòng）接地（GND）線表示端（duān）和全麵ECU端至該GND一條連接線。當視頻信（xìn）號（hào）連接到具有自己接地線的顯示屏時，它將（jiāng）在接（jiē）地平麵內形成一個巨大的回路。在某些地方，這種回路是不可避免的。然而，盡管在地麵連接線（xiàn）中引入電感或鐵氧體磁（cí）珠，DC環路仍將存在，但從RF從輻射的角度來（lái）看，這（zhè）條環（huán）路已經斷了。

此（cǐ）外，當根據雙（shuāng）絞線電纜傳輸信號時，每對差分控製（zhì）器/接收器也將（jiāng）形成一個回路。一般來說（shuō），由於雙絞線是緊密連接的，因此連接電纜部分的回路麵積很小（xiǎo）。但是，一旦信號到達電路（lù）板，應保持緊密連（lián）接，以防止擴大回路麵（miàn）積。

二、旁路電（diàn）容不可（kě）（）或缺

CMOS電路非常受歡迎，部（bù）分原因是它具有高速和非常（cháng）低的功。CMOS當需要充電和放電時，電路僅在其變化和節點電容時（shí）消耗功率。從電（diàn）源的角度來看（kàn），平均流量消耗為10mA的CMOS在時鍾變換期間，電路（lù）吸（xī）收的電流可能高出許（xǔ）多倍，但在（zài）時鍾（zhōng）變換期間的流（liú）量消耗非常低，甚至為零。因此，輻射限製方法側重於電壓和電流的峰值，而不是平均值。

在時鍾轉換過程中（zhōng），從電源到芯片電源管腳的電流浪湧是主要的輻射源。根據每個電源管腳周圍的旁通電容器，電容器將直接提供在時鍾脈衝邊緣期間為芯片供（gòng）電（diàn）所（suǒ）需的電流。然後，在時鍾轉換周期的中間，電容器（qì）中的電荷使用較低且（qiě）穩定的電流積累。較大的（de）電容器適用於電流（liú）激增，但對快（kuài）速標準的反應（yīng）能力較差。特別（bié）是小型電容器可以快速響應需求（qiú），但其總電荷容量（liàng）有限，消耗快。對（duì）於大多數電路（lù），最（）好的（de）解決方案是混合不同尺寸的電（diàn）容器(也許1μF和0.01μF電容器並（bìng）聯)。較小的電容器布置在非常靠近設備電源（yuán）腳（jiǎo）的區（qū）域，而較大（dà）的電容器可以放（fàng）置在距離電源腳較遠的（de）區域。

三、更好的匹配電阻可以最大限度地減少EMI

當根據傳輸線傳輸快速信號（hào）並在傳（chuán）輸線（xiàn）上遇到特征阻抗（kàng）的變化時，部分信號將被反射回信號源，部分信號將繼續沿著原來（lái）的方向傳輸。反（fǎn）射會導致輻射，一點（diǎn）總是不變的。實現低水平EMI，必須遵循適當的快速設計實踐（jiàn）。有大（dà）量優秀的資源為您帶來相關的傳（chuán）輸線路定製信息。以下是在設計傳輸線路時提出的一（yī）些預（yù）防措施：

請（qǐng）記住（zhù），在接地平麵和信號接線（xiàn）之（zhī）間有一個信號。輻（fú）射可能是由信（xìn）號接線接地平麵的最終斷開引起的，因此應注意信號接線下的接地平麵創傷或最終斷開。盡量避免在信（xìn）號布線的排列中（zhōng）出現鈍角。精致的彎角會比直（zhí）角轉（zhuǎn）角好（hǎo）得多。

一般，FPD-Link信（xìn）號將允許零件對其進行分接；例如：同軸線電源，電源連接，AC蓮花電容器，這些。為了盡量減少該部件中的反射，可以嚐試應用0402模型的小部件，並將接（jiē）線寬度設置為與0402部件焊接層相同的寬（kuān）度。此外，接線的特征阻抗應（yīng）根（gēn）據（jù）操作層中電介質的厚度（dù）進行設置。

四、屏（píng）蔽

應該使用好的屏蔽方法，在這一點上沒有捷徑可走。當設計（jì）旨在盡量（liàng）減少輻射時，需要（yào）在導致問題電路的部分周圍進（jìn）行屏蔽。雖然它仍然可以輻射能量，但更好的屏蔽可以捕捉輻射，並在它們逃離係統之前將其發送到地麵。下圖顯示了如何操（cāo）縱屏蔽EMI的。

屏蔽可以以各種形式使用。也許很容易將係統關（guān）閉在導電（diàn）外殼中，或者可能是一個小（xiǎo）的定製塑料外殼，焊接在輻射源上方。

五、接地線短

注入芯（xīn）片的（de）所有電流也將再次從芯片中排出。本文介紹的幾種方法提到，芯（xīn）片的連接線必須（xū）簡短（duǎn），例如，旁通電容器應接近IC，保持一個小的回路等。然而（ér），當接地電流返回其（qí）起源時，必須通過的路徑往往被（bèi）廢棄。理想情況下，電路板的一（yī）層是專門用來（lái）接地的，直到GND這個路（lù）徑不比一個（gè）通孔（kǒng）長多少。然而，一些電路板布局在接地（dì）平麵上有一個傷口，從而驅動接（jiē）地電流從芯片回到電源。GND當電流按這種方式傳輸時，它作為推送或接收噪聲的（de）天線（xiàn）。

六、速率不應超過要求的（de）水平

業內有一種趨勢，即擔心時序裕度，使用盡（jìn）可能快的邏輯器件給出最佳（jiā）時間裕度（dù）。不幸的是，非常快速的邏輯器件具有陡峭的脈衝邊緣和非常高的頻率組件，這將產生EMI。減少係統（tǒng）EMI一種測量方法是使用速率盡可能（néng）低但仍將達到時（shí）間標準的邏（luó）輯器件。FPGA允許將驅動（dòng）強度（dù）設置在較低的水平，這是降低邊緣速度的一種方法。在某些地方，邏輯線上的串（chuàn）聯電阻可以用來降低係統中的信號轉換率。

七、電源線電感

在第二種方法中，我們討論了旁通（tōng）電容器可以（yǐ）作為減少電流浪湧危（wēi）害的一種手段。電源線中的（de）電感（gǎn）是同一問題的另一個層次。通過在電源線上布置（zhì）電感或鐵（tiě）氧體磁珠（zhū），強製連接到電源的電路可以滿足電容器（而不（bú）是電源）的動態功率要求（qiú）。

八、電容器布置在（zài）開關電源的鍵入端

汽車設計師擔心影響（xiǎng）的是，AM電磁波段（duàn）。大多數汽車都配備了一個AM錄音機，其可調（diào）諧頻率範圍為（wéi）500kHz至（zhì）1.5MHz非（fēi）常敏感的高增益放大器。如果某個部件在該頻段（duàn）內（nèi）發送信號，很有可能是AM我在錄音機裏聽到了。許多開關電源使用的開關頻率都位於此頻帶內，這導致了汽車應用中的問題。因此，大多數汽車開關電源的開關頻率高於該頻（pín）帶-通常為（wéi）2MHz或更高。如果（guǒ）在開關（guān）電源的輸入或輸出端沒有提供（gòng）足夠的過濾，這（zhè）種開關噪聲將進入其他對基頻或次諧波頻率敏感（gǎn）的子係統。

九、密切注意諧振

對於各種不同的幹擾源，需要使用電感器和（hé）電容器（qì）來緩（huǎn）解可能的（de）問題EMI的dv/dt和di/dt問題。然而，電感器和/或電容器具有與自諧振相關的不相關的不利特性。這種情況通常可以通（tōng）過（guò）增加與電感（gǎn）器連接的電阻來糾（jiū）正。這種電阻可以（yǐ）吸收振動形成的動（dòng）能，從而避免其增加到足以（yǐ）造成問題的程（chéng）度。當有一個串聯電感（gǎn）器通向一（yī）個（gè）包含旁路電容器的組件（來自（zì）電源線的分離部件或寄生電感（gǎn））時（shí），它將（jiāng）導致另一個隱藏的問題。由此形（xíng）成的L-C在諧振頻率上，電路可能會振蕩。同樣，這種情況也可以（yǐ）用電阻(通常與電感器並聯)來解（jiě）決。

十、峰值輻射可以通過擴頻記錄降低

針對FPD-Link串化（huà）器或（huò）解串器（SerDes）對於其（qí）他部（bù）件，通常有一個數據總線（xiàn）和時鍾，具有擴頻記時選項。在擴頻記錄中，調製（zhì）時鍾信號。其結果是，由時鍾（zhōng）和信號脈衝邊緣引起的能量傳播在比必須占用的頻段更廣的頻率範圍內。因為EMI該標準被設定為限定（dìng）一個頻段（duàn）內所有（yǒu）頻率的峰值輻射，因此（cǐ）在較（jiào）寬（kuān）的頻段內傳播噪聲有助於大（dà）幅降低噪（zào）聲峰（fēng）值。DS90UB914A-Q1這是一個很好的解弦器案例，經常與（yǔ）之（zhī）配合DS90UB913A-Q串化器一起使用（yòng）。這種設備用於優秀的駕駛輔助係統（ADAS）視（shì）頻鏈接在攝像機（jī）和處理器之間。解碼器承擔由攝（shè）像機中（zhōng）的圖像傳（chuán）感器向串行器提供的時鍾，並與數據一起導出時鍾Cpu應（yīng）用。10或12條快速數據線與快速時鍾（zhōng）同時改變控製是原因EMI一個主（zhǔ）要來源。為了降低該（gāi）EMI，DS90UB914A具有應用擴頻時鍾和導出數據（而不是圖像傳感器提（tí）供（gòng）的低振動時鍾）的選項。根據解弦器中的存儲器控製擴頻時鍾。

結語（yǔ）

由於（yú）汽車越（yuè）來越依賴電子設備來實現不限於娛（yú）樂和舒適的，而不局限於（yú）娛樂和舒適，因此需要實現無誤操（cāo）作和其他（tā）軟件的影響。根據本文中簡要描述的技（jì）術（shù）和方（fāng）法，並選擇合適的部件（jiàn）進行EMC測試，工程師可（kě）以設計一個穩定的係統，使汽車係統不受影響EMI受問題（tí）影響，工作可靠。