汽車電子行業實現EMC測（cè）試的十個技巧（qiǎo）

汽車工業和每個汽車企業都必須滿足各種電磁（cí）兼容（róng）性（EMC）規定和EMC測（cè）試。例如，有兩個要求是確保電子係統不會造成太多幹擾信號（EMI）或者（zhě）噪音（yīn），它必須能夠（gòu）避免其他軟件（jiàn）產生的噪音。本文研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（jì）符合這些要求（qiú）。

EMC規定（dìng）簡述

CISPR25是一種規範，它給出了幾種具有建議限（xiàn）製的測試標（biāo）準，用於評估將要安（ān）裝在汽（qì）車上的（de）部件形成的輻射傳輸。CISPR除了為製造商（shāng）提供指導外，大（dà）多數製造商還有一套自己的標準CISPR25補充指導規則。CISPR25測（cè）試（shì）的目的是確保安裝（zhuāng）在車內的部件不會影響車內的其他軟（ruǎn）件。

CISPR25規定測試室內的電磁噪聲電平必須至少的（de）最（zuì）（）低電頻低66dB。因為CISPR25的希（xī）望噪聲電平低至18dB（μV/m）所以需要一（yī）個小於12的地方dB（μV/m）環境噪聲電平。作（zuò）為參考，這（zhè）大致相當於間距天線1km一個典型AM電台廣播場強。

在今天的（de）環境中，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（gāi）房間旨在（zài）屏蔽測試環境和外部磁場。此外，由於（yú）正常預算需要對檢測室的尺（chǐ）寸進行一定的（de）限製，因此（cǐ）避免檢測室內檢測環（huán）境中信號反射的不利影響（xiǎng）是非常重要（yào）的。因此，檢測（cè）室（shì）的（de）牆壁必須嵌入某種（zhǒng）不反射電磁（EM）波的材料（liào）(圖1)。檢（jiǎn）測室的成本非常昂貴，通常（cháng）每小時租時（shí）內出租。為了降低成（chéng）本（běn），最好在設計（jì）上（shàng）正（zhèng）確EMC/EMI評估難題，然後在檢測室完成一次成功。

一（yī）、保持小環路

當存在磁場時，由導電材料形成的回路作為天線，並將磁場轉換為圍繞回路流動的電流。電流強度與閉環的（de）麵積正相關。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（jī）盡可能小。例如，當存在差分數據信號時，可能會有一個回路。在選擇差分（fèn）線的發射機和（hé）接收（shōu）機之間形成一個回路。

另一個常（cháng）見的回路出現在兩個（gè）子係（xì）統使用（yòng）相同電（diàn）路的地方，也許是一個顯（xiǎn）示器和一個模（mó）塊控製電（diàn）路來推（tuī）動顯示（shì）器（ECU）。底盤中有一個公共接地（dì）（GND）線表示端和（hé）全麵ECU端（duān）至（zhì）該（gāi）GND一條連（lián）接線。當視頻信號連接到具有自己接地線的顯示屏時，它（tā）將在接地平麵內形成一個巨大的回路。在某（mǒu）些地方，這種回（huí）路是不可避免的（de）。然而，盡管在地麵連接線中引（yǐn）入電感或鐵氧體磁（cí）珠，DC環路仍將存在，但從RF從輻射的角度來看，這條環路已經斷了。

此外，當根據雙絞線電纜傳輸信號時，每對差分控製器/接收（shōu）器也將（jiāng）形成一（yī）個回路。一般來說，由於雙絞線是緊密連接的，因此連（lián）接電纜部分的回路麵積很小。但是，一旦信號到達電路板（bǎn），應保持緊密連接，以防止擴大回路麵積。

二、旁路電容不（bú）可（）或缺

CMOS電路非常受歡（huān）迎，部分原因是它具有高速和非常（cháng）低的功。CMOS當需（xū）要充電和放電時（shí），電路僅在其變化和（hé）節（jiē）點電容（róng）時消耗功率（lǜ）。從電源的角度來看，平均流量（liàng）消耗為（wéi）10mA的CMOS在時鍾變換期間，電路吸收的電（diàn）流可能（néng）高出許多倍，但在時鍾變換期間的（de）流量消耗非（fēi）常低，甚至為零。因此，輻（fú）射限製方法側重於（yú）電壓和電（diàn）流的峰值，而不是平均（jun1）值（zhí）。

在時鍾轉換過程中，從電源到芯片電（diàn）源管腳的電流浪湧是主要的輻（fú）射源。根據每個電源管腳（jiǎo）周圍的旁通電容器，電容器將直接提供在時鍾脈衝（chōng）邊緣期間（jiān）為芯片供電所需的電流。然後，在時鍾轉換周期的中間（jiān），電容器中（zhōng）的電荷使用較低且穩定的電（diàn）流積（jī）累。較大的電容器適用於電流激增，但對快速（sù）標準的反應（yīng）能力較差。特別是（shì）小型電容器可以快速響應需（xū）求，但其（qí）總電荷容量有限（xiàn），消耗快。對於（yú）大多數（shù）電路，最（zuì）（）好的解決方案是混（hún）合不同尺寸的電容器(也許（xǔ）1μF和0.01μF電容器並聯)。較小的（de）電容（róng）器布置（zhì）在非常靠近設備電源腳的區域，而較（jiào）大的電容器可以（yǐ）放置在距離電源腳較遠的區域。

三、更好的（de）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並（bìng）在傳輸線上遇到特征阻抗的變（biàn）化時，部（bù）分信（xìn）號將被反射回信號源，部分信號將繼續沿著（zhe）原來的方向傳輸。反射會導致（zhì）輻（fú）射，一點總是不變的。實現低水平EMI，必須遵循適當的快速設計實（shí）踐。有大量優秀的資源為（wéi）您帶（dài）來相關（guān）的傳輸線路定（dìng）製信息。以下是在設計傳輸線路時（shí）提出的一些預防措施：

請記住，在接地平麵和信號接（jiē）線之（zhī）間有一個信號。輻射可能（néng）是由信號接線接地平麵的最終斷（duàn）開引起的，因此應注（zhù）意（yì）信號接線下的接地（dì）平麵創傷或（huò）最（zuì）終（zhōng）斷開（kāi）。盡量（liàng）避免在信號布（bù）線的排列（liè）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（tóng）軸線電源，電（diàn）源連接，AC蓮花電容器，這（zhè）些。為了盡量減少該部件中的反射，可（kě）以（yǐ）嚐（cháng）試應用（yòng）0402模型的小部件，並將接線（xiàn）寬度設置為與0402部件焊接（jiē）層（céng）相同的寬度（dù）。此外，接線的特征阻抗（kàng）應根據操作層中電介質的（de）厚度進行（háng）設置。

四、屏蔽

應該使用好的屏蔽（bì）方法，在這一點（diǎn）上沒有捷徑可走。當設計（jì）旨在盡量減少輻射時（shí），需要在導致問題電路的部分周圍進行（háng）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（bìng）在它們逃離係統之前將其發送到地麵。下圖顯示了如何操縱屏蔽EMI的。

屏蔽可（kě）以（yǐ）以各種（zhǒng）形式使用。也許很容（róng）易將係統關閉在導電外殼中，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（zhù）入（rù）芯（xīn）片（piàn）的所有電流（liú）也將（jiāng）再次從芯片中排出。本文介紹的幾種方法提到（dào），芯片的連接（jiē）線必須簡短，例如，旁通電容器應接（jiē）近IC，保持一個小的回路等。然而，當接地電流返（fǎn）回其（qí）起源時，必須通（tōng）過的路徑往往被（bèi）廢棄。理想情況下，電路板的一層是專門用來接地的，直到GND這個路（lù）徑（jìng）不比一（yī）個（gè）通孔長多少。然而，一些電路（lù）板布局（jú）在接地平麵上有一個傷口，從而驅動接地電（diàn）流從芯片回到電源。GND當（dāng）電流按這種方式傳輸時，它（tā）作為推送或接收噪聲的天線。

六、速率不應超過要（yào）求的水平

業（yè）內有一種趨勢，即擔（dān）心時序（xù）裕度，使用盡可能快的邏輯（jí）器件給出最佳時間裕度。不幸的是，非常快速的邏輯器件（jiàn）具有陡峭的脈衝邊緣（yuán）和非常高的頻率組件，這將產生EMI。減少係統EMI一（yī）種測量方法是使用速率盡（jìn）可能低（dī）但仍將達到時間標準的邏輯器件。FPGA允許將（jiāng）驅動強度設置在較低的水平，這是降低邊緣速度的一種方法。在某些地（dì）方，邏輯線上的串聯電阻可以用來降低（dī）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（tǎo）論了旁通電容器可以作為減少電流浪湧危害的一種手段。電（diàn）源線中的電感是同一問題的另一個層次。通（tōng）過在電源線上布置電感或鐵氧體磁珠，強製連接到電源的電路可以滿足電容器（而不是電源）的動態功率要求（qiú）。

八、電容器布（bù）置（zhì）在開關（guān）電（diàn）源的（de）鍵入端（duān）

汽車設計師擔心影（yǐng）響的是，AM電磁波段。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1.5MHz非常敏感的高增益放大器。如果某個部件在該頻段內發（fā）送信號，很有可能是（shì）AM我在錄音（yīn）機（jī）裏聽到了（le）。許多（duō）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（wéi）2MHz或（huò）更高。如果在開關電源的輸入或輸出端沒有提供足夠（gòu）的過濾（lǜ），這（zhè）種開關噪聲將進入（rù）其（qí）他對基頻或次諧波頻率敏感的子係統。

九、密切注（zhù）意諧振

對於各種不同的幹擾源，需要使（shǐ）用電感器和電容器來緩解（jiě）可能的（de）問題EMI的dv/dt和di/dt問題。然而，電感器（qì）和/或電容器具有與自諧振相關的不相關的不利（lì）特性（xìng）。這種情況通常可以（yǐ）通過增加與電感器連接的電阻來糾正（zhèng）。這種電阻可以吸收振動形成的動能，從而避（bì）免其增加到足（zú）以造成問題（tí）的程度。當（dāng）有一個（gè）串聯電感（gǎn）器通向一個包含旁路電容器的組件（來自電（diàn）源線的分離部件或（huò）寄生電（diàn）感）時，它（tā）將（jiāng）導致另一個（gè）隱藏的問題。由此形成的（de）L-C在諧振頻率上，電路可能會振蕩。同樣，這種情（qíng）況（kuàng）也可以用（yòng）電（diàn）阻(通常與電感器並聯)來解決。

十、峰值輻射可以通過擴頻（pín）記錄（lù）降低

針對FPD-Link串化器或解串器（SerDes）對於其（qí）他部件，通常有一個（gè）數據總線和時鍾，具有擴頻記時選（xuǎn）項。在擴頻記錄中，調製時鍾信（xìn）號。其結果是，由時（shí）鍾和信號脈衝邊（biān）緣引起的能量（liàng）傳播在比必須占用（yòng）的頻（pín）段更（gèng）廣的頻率範圍內。因為EMI該（gāi）標準（zhǔn）被設定（dìng）為限定一個頻段內所（suǒ）有頻率的（de）峰值輻射，因此在較寬的頻段（duàn）內傳播噪聲有助於（yú）大幅降低噪聲峰值。DS90UB914A-Q1這是一個很好的（de）解弦器案例，經（jīng）常與之（zhī）配合DS90UB913A-Q串化器一（yī）起使用。這種設備用於優秀的駕（jià）駛輔助係統（ADAS）視頻鏈接在攝像機和（hé）處理器之間。解碼器（qì）承擔由攝像機中的圖像傳感器向（xiàng）串行器提供的時（shí）鍾，並與數據一起導出時鍾Cpu應用。10或（huò）12條快速數（shù）據（jù）線與快速時鍾同時改變控製是原因EMI一個主要來源。為了降（jiàng）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（qì）提供的低振動時鍾）的選項。根據解弦器（qì）中的存儲器控製擴頻時鍾。

結語

由於汽（qì）車越來越依賴電子設備來實現不限於娛樂和舒適的，而不局限於娛樂（lè）和舒適，因此需要實（shí）現無誤（wù）操作和其他軟件的影響。根（gēn）據本（běn）文（wén）中簡要描述的技術和方（fāng）法，並選擇合適的部件進（jìn）行EMC測試，工程師可以設計一個穩定的係統（tǒng），使汽（qì）車係統不受影響EMI受問題影響，工作可靠（kào）。