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资深汽车工程师谈EMC的设计和整改

作者:时间:2017-10-24来源:网络

  周岩兄弟给我投了一份材料,我在此基础上做了一些整改,本文是我们两个材料的整合。大家做实验给实验折腾的很痛苦,实际的成本。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368109.htm

  

  国内追索的情况更多的是直接坏的情况,这是一种坏的情况是大家都看得明白的。

  案子1

  – 某种中高档次轿车,具有高性能ABS系统。样车在一次实况测试中遇到了雨天,启动雨刮器,在某一车速运行时,ABS突然失去了作用

  – 后果,车辆损坏

  案子2

  – 国内生产的某一型号微型汽车,其发电机调节器经常出现易被击穿损坏现象

  – 经查,当雨刮器工作时,这种损坏现象就容易发生。

  造成这种现象的主要原因是雨刮器。雨刮器驱动电机作为感性负载,在切断电源时会产生反向电流并通过电源线传输到供电系统中,从而在电源系统中产生干扰脉冲,一些电子部件在这种干扰脉冲条件下,不能正常工作,甚至导致损坏。

  案子3

  – 某种国内开发生产的安全气囊,在汽车整车装配线上突然引爆

  – 经对该安全气囊的电子引爆控制器进行试验检查,发现其不能承受较强的环境辐射电磁场,当有静电放电发生时,会有误动作。

  分析结果:操作现场的工人的身体静电引爆气囊

  如下这种就是埋坑给整车企业的工程师了,布线实际到ECU这里就出现下面这种情况了。

  所以总的来说,我们是先设计:

  板级的地线策略,结合着的规范

  系统级的接地和保护

  

  这里就是把理念级别的,和框图级别的合起来

  

  1)原理图阶段

  区分模块外部存在弱小的传感器信号、普通的小电流的信号、大 电流的输出驱动和大电流的感性负载驱动。

  对于低边驱动的时候,信号的返回路径都是通过模块的地线返回的;

  高边开关则是通过模块的电源抽取电流的,根据这些 特点我们将电路进行基本分组。

  

  这里实现的还需要后面执行和考虑

  2)架起原理图和PCB之间的桥梁

  如何将原理图和PCB对应起来,由于细分工种的问题,原理图和PCB被割裂开来,由两组人进行分工作业:

  例如在原理图上有如下的电路:

  隐含一个问题就是在PCB上其实V1的负极和C1的负极是有一条线(Trace,踪迹/轨迹)。

  在设计阶段A-》B-》C是都会关注。

  如果出现问题,除了要在原理图上查找电路参数的问题

  还需要特别关注C-》D,即回流路径

  回流路径不顺畅,会造成信号的畸变。

  在EMC试验时,MCU的ADC采集到的信号被干扰到了,则除了在原理图上分析外,在PCB上讲该信号高亮出来,

  耐心寻找该信号的回流路径是否有不顺畅的地方

  对着信号线头脑中想象回流路径,借助工具来具象化

  如果一不小心到了整改阶段,按照老周的办法来,他是专业的

  1)电容滤波

  

  Z=1/2πfC,即频率f越大,电容的阻抗Z越小。

  当低频时,电容C由于阻抗Z比较大,有用信号可以顺利通过;

  当高频时,电容C由于阻抗Z已经很小了,相当于把高频噪声短路到GND 上去。

  电容滤波在何时会失效

  整改中常常会使用电容这种元器件进行滤波,往往有“大电容滤低频,小电容滤高频”的说法。

  以常见的表贴式MLCC陶瓷电容为例,进行等效模型如图所示。容值10nF,封装0603的X7R陶瓷的模型参数如上图,由于等效模型中既有电容C,也有电感L,组成了二阶系统,就存在不稳定性。对电路回路来说,就是会发生谐振,谐振点在如下频率处。即常说的在谐振点前是电容,谐振点之后就不再是电容了。

  2)LC滤波何时使用

  

  如果串联电感L,再并联组成C,就形成了LC滤波:

  单独一个电容C是一阶系统,单独一个电感L也是一阶系统,在幅值衰减斜率是-20dB。但LC组成的二阶系统,幅值衰减斜率是-40dB,更靠近理想的“立陡”的截止频率的效果,即滤波效果更好。

  按照我们之前的一贯做法,其实预先埋一些手段,后面去调试比较合适。在频域考虑问题,需要把整个阻抗考虑问题来选取办法。

  

  小结:

  1)有时候我是信这些守则的,把每个部分的方法分散在设计的各个阶段,来控制整个开发的质量,但是这样的手段给人当作书生之见也是必然的。靠整改的神来之笔就能行,我不这么认为

  2)既然当下没办法,那我们从现有的设计出发,找到一些手段去亡羊补牢也可以啦,但这种敏捷开发,需要有大前提和架构来支撑的,书生之见,大家听听,有问题找周岩问



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