序言

汽車工業(yè)和每一家汽車公司都必須滿足各種電磁兼容性（EMC）規(guī)定和EMC測(cè)試。例如，確保電子系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生過多的電磁干擾有兩個(gè)要求（EMI）或者噪音，它必須能夠防止其他軟件產(chǎn)生的噪音。本文研究了這些要求，并討論了一些技巧和方法，以確保設(shè)備設(shè)計(jì)符合這些要求。

EMC要求概述

CISPR25是一種標(biāo)準(zhǔn)，它提出了幾種類型的建議限制檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，以評(píng)估即將安裝在汽車上的部件形成的輻射傳輸。CISPR除了為制造商提供指導(dǎo)外，大多數(shù)制造商也有自己的要求CISPR25填寫指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。CISPR25測(cè)試的目的是確保安裝在車內(nèi)的部件不會(huì)影響車內(nèi)他軟件。

CISPR25要求檢測(cè)室內(nèi)電磁噪聲電平必須至少66dB。由于CISPR希望噪聲水平低至18dB（μV/m）因此，需要一個(gè)12以下的區(qū)域dB（μV/m）環(huán)境噪聲電平。作為參考，這可能相當(dāng)于間隔天線1km一個(gè)典型AM電臺(tái)廣播場(chǎng)強(qiáng)。

在今天的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)這一規(guī)定的唯一途徑是在一個(gè)獨(dú)特的房間中進(jìn)行測(cè)試，該房間旨在屏蔽測(cè)試環(huán)境和外部磁場(chǎng)。此外，由于正常預(yù)算必須在一定程度上限制檢測(cè)室的大小，因此防止檢測(cè)室檢測(cè)環(huán)境中信號(hào)反射的不利影響非常重要。因此，必須在檢測(cè)室的墻上放置一些非反射電磁（EM）波的材料(圖1)。檢測(cè)室的成本非常昂貴，通常在一小時(shí)內(nèi)租用。為了控制成本，最好設(shè)計(jì)得當(dāng)EMC/EMI評(píng)估難點(diǎn)，然后在檢測(cè)室進(jìn)行一次成功。

一、維護(hù)小環(huán)路

當(dāng)存在磁場(chǎng)時(shí)，由導(dǎo)電材料形成的電路作為天線，并將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為圍繞電路的流動(dòng)電流。電流強(qiáng)度與閉環(huán)面積成正比。因此，應(yīng)盡可能避免電路的發(fā)生，并使必要的封閉區(qū)域盡可能小。例如，當(dāng)存在差分信號(hào)時(shí)，可能會(huì)有一個(gè)電路。在發(fā)射機(jī)和接收器之間形成一個(gè)電路，選擇一個(gè)差分線。

另一個(gè)常見的電路出現(xiàn)在兩個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)用相同電路的區(qū)域，也許是一個(gè)顯示器和一個(gè)模塊控制電路來促進(jìn)顯示（ECU）。底盤中有一個(gè)公共接地（GND）線表示端和全面ECU端至該GND連接線。當(dāng)視頻流傳輸?shù)綆в凶约航拥鼐€的顯示器時(shí)，它將在接地平面上形成一個(gè)巨大的電路。在某些地方，這種電路是不可避免的。然而，盡管電感或鐵氧體磁珠被引入地面連接線，DC環(huán)路仍將存在，但從RF從輻射的角度來看，這條環(huán)路早已斷了。

此外，當(dāng)根據(jù)雙絞線電纜傳輸信號(hào)時(shí)，每對(duì)差分控制板/接收器將形成一個(gè)電路。一般來說，由于雙絞線是通過間隙連接的，因此連接電纜的電路面積很小。但是，一旦信號(hào)到達(dá)電路板，應(yīng)保持間隙連接，以避免擴(kuò)大電路面積。

二、旁路電容必不可少

CMOS由于其快速、極低的工作，電路非常受歡迎。CMOS當(dāng)需要充放電時(shí)，電路只在其變化和節(jié)點(diǎn)電容時(shí)消耗功率。從電源的角度來看，平均流量消耗為10mA的CMOS在時(shí)鐘轉(zhuǎn)換期間，電路吸收的電流可能高于許多倍，但時(shí)鐘轉(zhuǎn)換階段的流量消耗非常低，甚至為零。因此，輻射限制側(cè)重于電壓和電流的峰值，而不是平均值。

在時(shí)鐘轉(zhuǎn)換過程中，從電源到芯片電源管腳的電流浪涌是主要的輻射源。根據(jù)每個(gè)電源管腳周圍的旁路電容器，電容器將在時(shí)鐘脈沖邊緣期間直接提供芯片所需的電流。然后，在時(shí)鐘轉(zhuǎn)換周期的中間，電容器中的電荷應(yīng)用于較低且穩(wěn)定的電流積累。較大的電容器適用于電流急劇增加，而對(duì)快速標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)力較弱。特別是，小型電容器可以快速響應(yīng)要求，但其總電荷容量有限，消耗速度快。對(duì)于大多數(shù)電路，最好的解決方案是混合不同規(guī)格的電容器(也許1μF和0.01μF電容器并聯(lián))。較小的電容器布置在非?？拷O(shè)備電源腳的區(qū)域，較大的電容器可以放置在遠(yuǎn)離電源腳的區(qū)域。

三、屏蔽

應(yīng)該使用好的屏蔽方法，在這一點(diǎn)上沒有捷徑。當(dāng)設(shè)計(jì)旨在盡可能避免輻射時(shí)，必須在困難電路的一部分進(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，并在它們逃離系統(tǒng)之前將其發(fā)送到道路上。下圖顯示了如何控制屏蔽EMI的。

屏蔽可以通過多種方式使用。也許很容易將系統(tǒng)關(guān)閉在導(dǎo)電機(jī)外殼中，或者可能是一個(gè)小的定制塑料外殼，焊接在輻射源上。

四、更好的匹配電阻可以最大限度地降低電阻EMI

當(dāng)根據(jù)傳輸線傳輸快速信號(hào)并在傳輸線上遇到特征阻抗的變化時(shí)，部分信號(hào)應(yīng)反射回信號(hào)源，部分信號(hào)將繼續(xù)沿原方向傳輸。反射會(huì)導(dǎo)致輻射，一點(diǎn)也不會(huì)改變。完成低水平EMI，一定要遵循適當(dāng)?shù)目焖僭O(shè)計(jì)實(shí)踐。有更多優(yōu)秀的資源為您提供相關(guān)的傳輸路線定制信息。以下是在規(guī)劃傳輸路線時(shí)提出的一些預(yù)防措施：

請(qǐng)記住，在接地平面和信號(hào)布線之間有一個(gè)信號(hào)。輻射可能是由于信號(hào)布線接地平面的最終斷裂造成的，因此應(yīng)注意信號(hào)布線中的接地平面損傷或最終斷裂。盡量減少信號(hào)布線順序中的鈍角。精致的角比傾斜的角好得多。

一般，F(xiàn)PD-Link信號(hào)將允許零件分接；例如：同軸電源，電源連接，AC蓮花電容器，這個(gè)。為了盡可能避免構(gòu)件中的反射，可以嘗試使用0402模型的小部件，并將接線的總寬度設(shè)置為與0402構(gòu)件焊接層相同的總寬度。此外，應(yīng)根據(jù)操作層中的電介質(zhì)厚度設(shè)置接線的特征阻抗。

五、接地線短

引入芯片的所有電流也將再次從芯片中排出。文章中推薦的幾種方法表明，芯片的連接線必須簡(jiǎn)短。例如，旁通電容器應(yīng)接近IC，保持一個(gè)小電路等。然而，當(dāng)接地電流返回其起源時(shí)，需要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GND這種方法并不比埋孔長(zhǎng)多少。不過，有些電路板布置在接地平面上有一個(gè)傷口，進(jìn)而推動(dòng)接地電流從芯片返回電源。GND當(dāng)這種方法傳輸電流時(shí)，它被用作推送或接收噪聲的天線。

六、速度不得超過規(guī)定水平

該行業(yè)有一種趨勢(shì)，即擔(dān)心時(shí)間限制，使用盡可能快的邏輯設(shè)備來獲得最佳時(shí)間限制。不幸的是，非?？焖俚倪壿嬙O(shè)備具有陡峭的脈沖邊緣和高頻部件，這將產(chǎn)生EMI。降低系統(tǒng)EMI一種測(cè)量方法是一種邏輯裝置，其速度盡可能低，但仍將達(dá)到時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。FPGA降低邊緣速率的一種方法是允許將驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度設(shè)置在較低的水平。在某些地方，邏輯線上的串聯(lián)電阻可以用來降低系統(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)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涌損傷的一種手段。電源線中的電感是同一問題的另一個(gè)層次。通過在電源線上布置電感或鐵氧體磁珠，強(qiáng)制傳輸?shù)诫娫吹碾娐房梢詽M足電容器（而不是電源）的動(dòng)態(tài)功率要求。

八、密切注意諧振

對(duì)于各種干擾源，需要使用電感和電容器來減少可能出現(xiàn)的問題EMI的dv/dt和di/dt問題。然而，電感和/或電容器具有與自諧振無關(guān)的不利特性。這種情況通常可以通過增強(qiáng)與電感相連的電阻來糾正。這種電阻可以吸收振動(dòng)形成的動(dòng)能，從而將其增加到足夠的水平，導(dǎo)致問題。當(dāng)一個(gè)串聯(lián)電感通向包括旁路電容器在內(nèi)的部件(來自電源線的分離部件或寄生電感)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)隱藏的問題。由此形成的L-C在諧振頻率方面，電路可能會(huì)發(fā)生沖擊。同樣，這種情況也可以通過電阻常與電感并聯(lián)）來解決。

九、電容器布置在開關(guān)電源的輸入端

汽車設(shè)計(jì)師擔(dān)心影響，AM電磁波段。大多數(shù)車輛都配備了一個(gè)AM其可調(diào)諧工作頻段為500kHz至1.5MHz特別敏感的高增益放大器。如果一個(gè)組件在這個(gè)頻段內(nèi)推送信號(hào)，很可能是AM我在錄音機(jī)里聽到了。許多用于開關(guān)電源的開關(guān)頻率都位于此頻帶中，這導(dǎo)致了汽車應(yīng)用中的問題。因此，大多數(shù)車輛開關(guān)電源的開關(guān)頻率高于該頻帶-通常為2MHz或者更高。如果開關(guān)電源的鍵入或輸出沒有足夠的擔(dān)憂，這種開關(guān)噪聲會(huì)進(jìn)入其他對(duì)基頻或次諧波頻率敏感的子系統(tǒng)。

十、峰值輻射可通過擴(kuò)頻記錄減少

對(duì)于FPD-Link串化器或解串器（SerDes）對(duì)于其他組件，一般有數(shù)據(jù)總線和時(shí)鐘，并有擴(kuò)頻計(jì)時(shí)選項(xiàng)。在擴(kuò)頻記錄中，調(diào)配時(shí)鐘信號(hào)。因此，由于時(shí)鐘和信號(hào)脈沖邊緣，能量在比必須占用的頻帶更廣泛的工作頻帶中傳播。由于EMI該規(guī)范設(shè)置為限制一個(gè)頻段內(nèi)所有頻率的峰值輻射，因此在較寬頻段內(nèi)傳播噪聲有利于大大降低噪聲峰值。DS90UB914A-Q1這是一個(gè)很好的解弦器實(shí)例，經(jīng)常與之配合DS90UB913A-Q串化器一起使用。這類設(shè)備用于優(yōu)秀的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）視頻鏈接在相機(jī)和處理器之間。解碼器負(fù)責(zé)攝像機(jī)中圖像傳感器向串行器提供的時(shí)鐘，并與數(shù)據(jù)一起導(dǎo)出時(shí)鐘Cpu運(yùn)用。10或12條快速數(shù)據(jù)線與快速時(shí)鐘同時(shí)更改操作EMI一個(gè)來源。為降低該EMI，DS90UB914A具有使用擴(kuò)頻時(shí)鐘和導(dǎo)出數(shù)據(jù)(而不是圖像傳感器提供的低振動(dòng)時(shí)鐘)的選項(xiàng)。擴(kuò)頻時(shí)鐘根據(jù)解弦器中的存儲(chǔ)器進(jìn)行操作。

結(jié)語

由于車輛越來越依賴電子產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)不限于娛樂和舒適，而不限于娛樂和舒適，因此需要完成正確操作和其他軟件的影響。根據(jù)本文簡(jiǎn)要描述的技術(shù)和方法，選擇合適的組件進(jìn)行EMC測(cè)試，工程師可以設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，使汽車系統(tǒng)不受影響EMI受難題危害，工作可靠。