汽車（chē）電子行業實現EMC測試的十個技巧

汽車工業和每個汽車企業都必須滿足各種電磁兼容性（EMC）規定和EMC測試（shì）。例如，有兩個要求（qiú）是確保電子係統不會造成太多（duō）幹擾信號（EMI）或者（zhě）噪音，它必須能夠避免其他軟件產生的噪音（yīn）。本文研（yán）究了一些這樣的規定，並討論了（le）一些技巧和方法，以確保設備設計符合這些要求。

EMC規定簡述

CISPR25是一（yī）種規範（fàn），它給出了幾種具有建議限製的測試標準，用於評估將要安裝在汽車上的部件形成的（de）輻射傳輸。CISPR除了為製造商提（tí）供（gòng）指導外，大多數製造商還（hái）有一套（tào）自己的標準CISPR25補（bǔ）充指導（dǎo）規則。CISPR25測試的目的是確保安裝在車（chē）內的部件不（bú）會影響車內的其他軟件。

CISPR25規定測試室內的（de）電磁噪聲電平必須至（zhì）少的最（）低電頻低66dB。因為CISPR25的希望噪聲電平低至18dB（μV/m）所以需要一個小於12的地方dB（μV/m）環境（jìng）噪聲電平。作為參（cān）考，這大致相當於（yú）間距天線1km一個典型AM電台廣播場強（qiáng）。

在今天的環境中，達到這（zhè）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）間旨在屏蔽測試環境和外部磁場。此外，由於正常預算需要對檢測室的（de）尺寸進行一定的限製，因此避免檢測室內檢測環境中信號反射的不利影響是非常重要的。因此，檢測室的牆壁必須嵌入某種不反射電磁（EM）波的材料(圖1)。檢測（cè）室的成本非（fēi）常昂貴（guì），通常每小時租時內出租。為了降低成本，最（zuì）好在設計上正確EMC/EMI評估（gū）難題，然後（hòu）在檢測室完成一次成功。

一（yī）、保持小環路

當存在磁場時，由導電（diàn）材料（liào）形成的（de）回路作為天（tiān）線，並將磁場轉換為圍繞（rào）回路（lù）流動（dòng）的電流。電流（liú）強度與閉環的麵積正相關（guān）。因此，應盡可能防止回路的出現，並使必要的封閉區域的麵積盡可能小。例如，當存在差分數（shù）據信號時，可能會有一（yī）個回路。在選擇差分線的發射機和接收機之（zhī）間形成一個（gè）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，也許是（shì）一個顯示器和一個模（mó）塊控製電路來推（tuī）動顯示器（ECU）。底盤中有一個公共接地（GND）線表示端和全麵ECU端至該GND一條連接線。當視（shì）頻信號連接到具有自己接地線的顯示屏時，它將在接地平麵內形成（chéng）一個（gè）巨大的回路。在某些地方，這種回路是不可避免的。然而，盡管在地麵連接線中引（yǐn）入電感或鐵氧（yǎng）體磁珠，DC環路仍將存在，但從RF從輻射的角度來看，這條環路已（yǐ）經斷了。

此外，當根據雙絞線電纜（lǎn）傳輸信號時，每對差分控（kòng）製器/接收器也將形成一個回路。一（yī）般來說，由於雙絞線是（shì）緊密連接的，因此連接電纜部分的回路麵積很小。但是，一旦信號到達電路板，應保持緊密連（lián）接，以防止（zhǐ）擴大回路麵積。

二、旁路電容不可（）或缺

CMOS電路非常受歡（huān）迎（yíng），部分原因是它具有高速（sù）和非常低的功。CMOS當需要充電和放電時，電路僅在其變化和節點電容時消耗功率。從電源的角度來看，平均流量（liàng）消耗為10mA的CMOS在時鍾變換期間，電路吸收的電流可（kě）能高出許（xǔ）多倍，但在時鍾變（biàn）換期間的流量消耗非常低，甚至為（wéi）零。因此，輻射限（xiàn）製方法側重（chóng）於電壓和電流的峰值，而不是平均值。

在時鍾轉（zhuǎn）換過程中，從電源到芯片電源管腳的電流浪湧是主（zhǔ）要（yào）的輻射源。根據（jù）每（měi）個（gè）電源管腳周圍的旁通（tōng）電容器，電容器將（jiāng）直接提供在時鍾脈衝邊（biān）緣期間為芯片供電所需的電流。然後，在時鍾（zhōng）轉換（huàn）周期（qī）的中間，電容器中的電荷使用較低且穩定的電流積（jī）累。較（jiào）大的電容器適用於電流激增，但對（duì）快速標準的反（fǎn）應能力較差。特別是（shì）小型電（diàn）容器可以快速響應（yīng）需求，但其（qí）總電荷容量有限，消耗快。對於大多數電路，最（）好的解決方案是混合不（bú）同尺寸的電（diàn）容器(也許1μF和0.01μF電容器並聯)。較小的電容器布置在（zài）非常靠近設備電源腳的區域，而較（jiào）大的電容器可以放置在距離電源腳較遠的區（qū）域（yù）。

三、更（gèng）好的（de）匹（pǐ）配電阻可以最（zuì）大限度地減少EMI

當根據傳（chuán）輸線傳輸快速信號並在傳輸線（xiàn）上遇到特征阻（zǔ）抗的變化時，部分信號將（jiāng）被反射回信號源，部分（fèn）信號將繼續沿（yán）著原來的方向傳輸。反射會導致輻射，一點總是不變的（de）。實現低水平EMI，必須遵循適當的快速設計實踐。有大量優（yōu）秀的資源為您帶來相關的傳輸線路定製信息。以下是在設計傳輸線路時提出的一些（xiē）預防措（cuò）施：

請記住，在（zài）接地平麵和信號接線之間有一個信號。輻射可能是由信號（hào）接線接地（dì）平麵的最（zuì）終斷開引起的，因此應注（zhù）意信號接線下的接地平麵創傷或最（zuì）終斷（duàn）開。盡量避免在信號布線（xiàn）的排列中出現鈍角。精致的彎角會比直角轉角好得多。

一般，FPD-Link信號將允許零件對其進行分接；例如：同軸線電源，電源（yuán）連接，AC蓮花電容器，這些。為了（le）盡量減少該部件（jiàn）中的反射，可以嚐試應（yīng）用0402模型的小部件，並將接線（xiàn）寬度設置為與0402部件焊接層相同的寬度。此外，接線的特征（zhēng）阻抗應根據操作層中電（diàn）介質的厚度進行設置。

四、屏蔽

應該使用好的屏蔽方法，在這一點上沒（méi）有（yǒu）捷徑可走。當設計旨在盡量減少輻射時，需要在導致問題電路的部分周圍進行屏蔽。雖然它仍然可以輻（fú）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（fā）送到地麵（miàn）。下圖顯示了（le）如何操縱屏蔽EMI的。

屏蔽可以以各種形式使用。也許（xǔ）很容易將係統關閉在導電外殼中，或（huò）者可能是一（yī）個小的定製塑料外殼，焊接（jiē）在輻射源上方。

五、接地線短

注入芯片的所（suǒ）有電流也將再次從芯（xīn）片中（zhōng）排出。本文介（jiè）紹的幾種方（fāng）法提到，芯片的連接線必須簡短（duǎn），例如，旁通電容器應接（jiē）近IC，保持一（yī）個小的（de）回路（lù）等。然而，當（dāng）接地電流返回其起源時（shí），必須通過的路徑往往被廢棄。理想情況下，電路板的一層是專門用來接地的，直到（dào）GND這個路徑不比一（yī）個通孔長多少。然而，一（yī）些電（diàn）路板布局（jú）在接地平麵上有一個傷口，從而驅動接地電流從芯片回到電源。GND當電流按這種方（fāng）式傳輸時，它作為（wéi）推（tuī）送或接收噪聲的（de）天線。

六、速率不應（yīng）超過要求的水平

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

七、電源線電感

在第二種方法中，我們討論了旁通電容器可以作為減少電流浪湧危害的一種手段（duàn）。電源線中的電感是同一問題的另一個層次。通過在電源線上布置電感或鐵氧體磁珠，強製（zhì）連接到（dào）電（diàn）源的（de）電路可以滿（mǎn）足電容（róng）器（而不是電源）的動態功（gōng）率（lǜ）要求。

八（bā）、電容器布（bù）置在開關電源的鍵入端

汽（qì）車設計師擔心影響的是，AM電磁波段。大多數汽車都配備了（le）一個AM錄音機，其可調（diào）諧頻率（lǜ）範圍為500kHz至1.5MHz非常敏感的高增益放大器。如果某個部（bù）件在該頻段（duàn）內發送信號，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帶-通常為2MHz或更高。如果在開關電源（yuán）的輸入或輸出端沒有提供足夠的過（guò）濾，這種開關噪聲將進入其他對基（jī）頻或次（cì）諧波頻率敏感的子係統。

九、密切注意諧振

對於各種不同的幹擾源，需要使用電感器和電容器來緩解可能的問題EMI的（de）dv/dt和di/dt問題。然（rán）而，電感器（qì）和/或電容器具有與自諧振（zhèn）相關的不相關的（de）不利特性。這種情況通常可以通過增加與電感（gǎn）器連接的電阻來糾正。這種電阻可以吸收振動形成的動能，從而避免其增加到足以造成問題的程度。當有一個串聯電感器通向一個包含旁路電容器（qì）的組件（jiàn）（來自電源線的分離部（bù）件或寄生電感）時，它將導致另一（yī）個隱藏的問（wèn）題（tí）。由此形成的L-C在諧振頻率上，電路可能會振蕩。同樣，這（zhè）種（zhǒng）情況也可以用電阻(通常與（yǔ）電感器並聯（lián）)來解決。

十、峰值輻射可以通過擴（kuò）頻記（jì）錄降低

針對FPD-Link串化器或解串器（SerDes）對於其他部件，通常有一個數據（jù）總線和時鍾，具有擴頻記（jì）時選項。在擴頻記錄中，調製時鍾信號。其結果是（shì），由時鍾和信號脈衝邊（biān）緣引起的能量傳播在比必須（xū）占用的（de）頻段更廣的（de）頻（pín）率範圍內。因為EMI該標準被設定為限定一個（gè）頻段（duàn）內所有頻（pín）率的（de）峰值（zhí）輻射，因（yīn）此在較寬的頻段內傳播（bō）噪聲有助於大幅（fú）降低噪聲峰值。DS90UB914A-Q1這是一（yī）個很好的解弦（xián）器案例，經常與之（zhī）配合DS90UB913A-Q串（chuàn）化器一起使（shǐ）用。這種設備用於優秀的（de）駕駛輔助係統（tǒng）（ADAS）視頻鏈接在攝像機和（hé）處理器之間。解碼（mǎ）器承擔由攝像（xiàng）機（jī）中的圖像傳感器向串行器提供的時鍾，並與數據一起導出時鍾Cpu應用。10或12條快（kuài）速數據線與快速時鍾同時改變控製是原因EMI一個主要（yào）來源。為了降低該EMI，DS90UB914A具有應用擴頻時鍾和導出數據（而不是圖像傳感器提供的低振動時鍾）的選項。根據解弦器中的存儲器控製擴（kuò）頻時（shí）鍾。

結語

由於（yú）汽車越來越依賴電子設備來實現不限於娛樂和舒（shū）適的，而不局限於娛樂和舒適，因此需（xū）要實現無誤（wù）操作和其他軟件的影響。根據本文中簡（jiǎn）要描述的技術（shù）和方法，並選擇合適的部件進行EMC測試，工程師可（kě）以設計一個穩定的係統，使汽車係統（tǒng）不（bú）受影響EMI受問（wèn）題影（yǐng）響，工作可靠。