汽車行業成功實現EMC測試的10個技巧

前言

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。例如，有兩個要求是確保電子系統不會造成太多干擾信號（EMI）或者噪音，它必須能夠避免其他軟件產生的噪音。本文研究了一些這樣的規定，并討論了一些技巧和方法，以確保設備設計符合這些要求。

EMC規定簡述

CISPR25是一種規范，它給出了幾種具有建議限制的測試標準，用于評估將要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外，大多數制造商還有一套自己的標準CISPR25補充指導規則。CISPR25測試的目的是確保安裝在車內的部件不會影響車內的其他軟件。

CISPR25規定測試室內的電磁噪聲電平必須至少的電頻低66dB。因為CISPR25的希望噪聲電平低至18dB（μV/m）所以需要一個小于12的地方dB（μV/m）環境噪聲電平。作為參考，這大致相當于間距天線1km一個典型AM電臺廣播場強。

在今天的環境中，達到這一規定的途徑是在一個的房間中進行測試，該房間旨在屏蔽測試環境和外部磁場。此外，由于正常預算需要對檢測室的尺寸進行一定的限制，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，檢測室的墻壁必須嵌入某種不反射電磁（EM）波的材料(圖1)。檢測室的成本非常昂貴，通常每小時租時內出租。為了降低成本，最好在設計上正確EMC/EMI評估難題，然后在檢測室完成一次成功。

一、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，并將磁場轉換為圍繞回路流動的電流。電流強度與閉環的面積正相關。因此，應盡可能防止回路的出現，并使必要的封閉區域的面積盡可能小。例如，當存在差分數據信號時，可能會有一個回路。在選擇差分線的發射機和接收機之間形成一個回路。

另一個常見的回路出現在兩個子系統使用相同電路的地方，也許是一個顯示器和一個模塊控制電路來推動顯示器（ECU）。底盤中有一個公共接地（GND）線表示端和全面ECU端至該GND一條連接線。當視頻信號連接到具有自己接地線的顯示屏時，它將在接地平面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，盡管在地面連接線中引入電感或鐵氧體磁珠，DC環路仍將存在，但從RF從輻射的角度來看，這條環路已經斷了。

此外，當根據雙絞線電纜傳輸信號時，每對差分控制器/接收器也將形成一個回路。一般來說，由于雙絞線是緊密連接的，因此連接電纜部分的回路面積很小。但是，一旦信號到達電路板，應保持緊密連接，以防止擴大回路面積。

二、旁路電容

CMOS電路非常受歡迎，部分原因是它具有高速和非常低的功。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，平均流量消耗為10mA的CMOS在時鐘變換期間，電路吸收的電流可能高出許多倍，但在時鐘變換期間的流量消耗非常低，甚至為零。因此，輻射限制方法側重于電壓和電流的峰值，而不是平均值。

在時鐘轉換過程中，從電源到芯片電源管腳的電流浪涌是主要的輻射源。根據每個電源管腳周圍的旁通電容器，電容器將直接提供在時鐘脈沖邊緣期間為芯片供電所需的電流。然后，在時鐘轉換周期的中間，電容器中的電荷使用較低且穩定的電流積累。較大的電容器適用于電流激增，但對快速標準的反應能力較差。特別是小型電容器可以快速響應需求，但其總電荷容量有限，消耗快。對于大多數電路，解決方案是混合不同尺寸的電容器(也許1μF和0.01μF電容器并聯)。較小的電容器布置在非常靠近設備電源腳的區域，而較大的電容器可以放置在距離電源腳較遠的區域。

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并在傳輸線上遇到特征阻抗的變化時，部分信號將被反射回信號源，部分信號將繼續沿著原來的方向傳輸。反射會導致輻射，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踐。有大量優秀的資源為您帶來相關的傳輸線路定制信息。以下是在設計傳輸線路時提出的一些預防措施：

請記住，在接地平面和信號接線之間有一個信號。輻射可能是由信號接線接地平面的最終斷開引起的，因此應注意信號接線下的接地平面創傷或最終斷開。盡量避免在信號布線的排列中出現鈍角。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，可以嘗試應用0402模型的小部件，并將接線寬度設置為與0402部件焊接層相同的寬度。此外，接線的特征阻抗應根據操作層中電介質的厚度進行設置。

四、屏蔽

應該使用好的屏蔽方法，在這一點上沒有捷徑可走。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。雖然它仍然可以輻射能量，但更好的屏蔽可以捕捉輻射，并在它們逃離系統之前將其發送到地面。