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資深汽車工程師談EMC的設計和整改

2016-05-26

     周巖兄弟給我投了一份材料,,我在此基礎上做了一些整改,本文是我們兩個材料的整合,。大家做EMC實驗給實驗折騰的很痛苦,實際的成本,。

  資深汽車工程師談EMC的設計和整改

  國內(nèi)追索的情況更多的是直接壞的情況,,這是一種壞的情況是大家都看得明白的。

  案子1

  – 某種中高檔次轎車,,具有高性能ABS系統(tǒng),。樣車在一次實況測試中遇到了雨天,啟動雨刮器,,在某一車速運行時,,ABS突然失去了作用

  – 后果,車輛損壞

  案子2

  – 國內(nèi)生產(chǎn)的某一型號微型汽車,,其發(fā)電機調(diào)節(jié)器經(jīng)常出現(xiàn)易被擊穿損壞現(xiàn)象

  – 經(jīng)查,,當雨刮器工作時,這種損壞現(xiàn)象就容易發(fā)生,。

  造成這種現(xiàn)象的主要原因是雨刮器,。雨刮器驅(qū)動電機作為感性負載,在切斷電源時會產(chǎn)生反向電流并通過電源線傳輸?shù)焦╇娤到y(tǒng)中,,從而在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾脈沖,,一些電子部件在這種干擾脈沖條件下,不能正常工作,,甚至導致?lián)p壞,。

  案子3

  – 某種國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊,在汽車整車裝配線上突然引爆

  – 經(jīng)對該安全氣囊的電子引爆控制器進行試驗檢查,發(fā)現(xiàn)其不能承受較強的環(huán)境輻射電磁場,,當有靜電放電發(fā)生時,,會有誤動作。

  分析結(jié)果:操作現(xiàn)場的工人的身體靜電引爆氣囊

  如下這種就是埋坑給整車企業(yè)的工程師了,,布線實際到ECU這里就出現(xiàn)下面這種情況了,。

  所以總的來說,我們是先設計:

  板級的地線策略,,結(jié)合著EMC的規(guī)范

  系統(tǒng)級的接地和保護

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  這里就是把理念級別的,,和框圖級別的合起來

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  1)原理圖階段

  區(qū)分模塊外部存在弱小的傳感器信號、普通的小電流的信號,、大 電流的輸出驅(qū)動和大電流的感性負載驅(qū)動,。

  對于低邊驅(qū)動的時候,信號的返回路徑都是通過模塊的地線返回的,;

  高邊開關則是通過模塊的電源抽取電流的,,根據(jù)這些 特點我們將電路進行基本分組。

  資深汽車工程師談EMC的設計和整改

  這里實現(xiàn)的還需要后面執(zhí)行和考慮

  2)架起原理圖和PCB之間的橋梁

  如何將原理圖和PCB對應起來,,由于細分工種的問題,,原理圖和PCB被割裂開來,由兩組人進行分工作業(yè):

  例如在原理圖上有如下的電路:

  隱含一個問題就是在PCB上其實V1的負極和C1的負極是有一條線(Trace,,蹤跡/軌跡),。

  在設計階段A-》B-》C是都會關注。

  如果EMC出現(xiàn)問題,,除了要在原理圖上查找電路參數(shù)的問題

  還需要特別關注C-》D,,即回流路徑

  回流路徑不順暢,會造成信號的畸變,。

  在EMC試驗時,,MCU的ADC采集到的信號被干擾到了,則除了在原理圖上分析外,,在PCB上講該信號高亮出來,,

  耐心尋找該信號的回流路徑是否有不順暢的地方

  對著信號線頭腦中想象回流路徑,借助工具來具象化

  如果一不小心到了整改階段,,按照老周的辦法來,,他是專業(yè)的

  1)電容濾波

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  Z=1/2πfC,即頻率f越大,,電容的阻抗Z越小,。

  當?shù)皖l時,電容C由于阻抗Z比較大,,有用信號可以順利通過,;

  當高頻時,,電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了,相當于把高頻噪聲短路到GND 上去,。

  電容濾波在何時會失效

  整改中常常會使用電容這種元器件進行濾波,,往往有“大電容濾低頻,,小電容濾高頻”的說法,。

  以常見的表貼式MLCC陶瓷電容為例,進行等效模型如圖所示,。容值10nF,,封裝0603的X7R陶瓷的模型參數(shù)如上圖,由于等效模型中既有電容C,,也有電感L,,組成了二階系統(tǒng),就存在不穩(wěn)定性,。對電路回路來說,,就是會發(fā)生諧振,諧振點在如下頻率處,。即常說的在諧振點前是電容,,諧振點之后就不再是電容了。

  2)LC濾波何時使用

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  如果串聯(lián)電感L,,再并聯(lián)組成C,,就形成了LC濾波:

  單獨一個電容C是一階系統(tǒng),單獨一個電感L也是一階系統(tǒng),,在幅值衰減斜率是-20dB,。但LC組成的二階系統(tǒng),幅值衰減斜率是-40dB,,更靠近理想的“立陡”的截止頻率的效果,,即濾波效果更好。

  按照我們之前的一貫做法,,其實預先埋一些手段,,后面去調(diào)試比較合適。在頻域考慮問題,,需要把整個阻抗考慮問題來選取辦法,。

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  小結(jié):

  1)有時候我是信這些守則的,把每個部分的方法分散在設計的各個階段,,來控制整個開發(fā)的質(zhì)量,,但是這樣的手段給人當作書生之見也是必然的??空牡纳駚碇P就能行,,我不這么認為

  2)既然當下沒辦法,那我們從現(xiàn)有的設計出發(fā),找到一些手段去亡羊補牢也可以啦,,但這種敏捷開發(fā),,需要有大前提和架構(gòu)來支撐的,書生之見,,大家聽聽,,有問題找周巖問


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