汽车电子控制器EMC设计方法概述

小伙伴们都很想知道汽车电子控制器EMC设计方法概述和大众emc的一些题,接下来让小编带各位揭晓一下。


介绍


随着汽车电子控制技术的快速发展,自行车上搭载的电子设备数量迅速增加,其功能也日趋复杂。由此带来的电磁兼容题日益突出,使得电磁兼容设计成为电控开发过程中的焦点和挑战。本文旨在简述汽车电子控制系统电磁兼容设计的实现方向和方法,为设计者提供解决电磁兼容题的思路。


1汽车电磁兼容技术的重要性


随着汽车电动化、智能化网联化的快速发展,每辆汽车配备的电子设备数量逐渐增多,功耗逐渐增大,电子电路的工作频率逐渐提高,电子信号也越来越复杂。随着汽车的工作环境充满各种频段的电磁波,电磁干扰会影响电子控制系统的正常工作并损坏相应的电子元件。


因此,汽车电子控制系统都涉及到汽车电磁兼容题。汽车电磁兼容技术关系到汽车电子系统及外围电子系统运行的可靠性,也关系到电子控制功能运行的安全性和可靠性。例如汽车导航系统、汽车影音系统、电控制动系统、电控变速系统、电控转向系统等。


汽车电磁兼容性对于现代和未来汽车非常重要,关系到汽车安全、汽车尾气控制效率、汽车节能效率、汽车智能控制可靠性等。因此,汽车电子控制系统的电磁兼容性能日益受到关注,迫切需要广泛应用汽车电子控制系统的电磁兼容性改进技术。


2汽车电磁兼容相关概念


汽车电磁兼容性电磁兼容性(EMC)是指车辆、部件或独立技术装置在符合电磁环境要求的情况下运行,且不会对该环境中的任何设备造成不可接受的电磁干扰的能力。


简单来说,EMC包括电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)。EMI是指电控设备在运行过程中对环境中产生的电磁干扰,EMS是指电控设备对环境中存在的电磁干扰的抗干扰能力。EMI是主动的(即对外界产生干扰),而EMS是被动的(即抵抗外界的干扰)。因此,对电控设备的EMC要求是,在减少外界干扰的同时,必须能够在一定程度上抵抗外部干扰。


电磁干扰涉及三个部分干扰源、干扰源合路、干扰敏感设备。


21个干扰源


这是噪声和干扰的来源。原因包括耦合到干扰敏感设备的高电流电路产生的开关噪声。根据电磁噪声耦合的特点,传导耦合可分为直接耦合、共阻抗耦合和传输阻抗耦合。


直接传导耦合是指噪声通过真实或寄生组件(例如电线、电阻器、电容器、电感器或变压器)直接耦合到干扰敏感设备。


公共阻抗传导耦合是指噪声通过印刷电路和外壳地线引起的公共地阻抗耦合,当噪声通过交流电源和直流电源的公共电源阻抗时,会发生公共电源阻抗耦合,从而出现振铃。


传输阻抗传导耦合是指干扰源发出的噪声并不直接传输到对干扰敏感的设备,而是通过传输阻抗将噪声电流或电压转换成干扰电压或电流,对敏感设备产生干扰。


通常,低于30MHz的信号主要通过传导耦合,而高于30MHz的信号则越来越多地通过辐射耦合噪声。


23对敏感设备的干扰


电路受到“源”干扰的影响。这种干扰会给信号添加一些难以察觉的噪声。然而,这种干扰可能会对信号或整个系统的功能产生重大影响。


汽车中的各种电子模块,如车身控制器、电机控制器、信号电缆等,都是对干扰敏感的设备。


3汽车电子设备电磁兼容标准


汽车电磁兼容标准分为标准、地区标准、国家标准和企业标准。


目前,规范汽车电磁兼容性的标准化组织包括标准化组织(ISO)、电工委员会(IEC)IEC、电工委员会无线电干扰特别委员会(CISPR)等。


区域标准主要是欧洲ECE法规和EEC指令。国家标准协会包括ANSI、FCC、SAE、ITZ、VOE、BSI和VCCI,它们的作用是与标准协调并为每个国家建立标准。


各大汽车公司,如美国的福特、通用汽车,德国的大众、宝马、奔驰,法国的标致雪铁龙等,都有自己的电磁兼容标准,而且各个公司的标准都比较高。例如,汽车抗扰度的标准通常为24V/m,而一些汽车公司将其指定为100至200V/m。


我国吸收了发达国家的经验,在国外标准的基础上制定了汽车电磁兼容标准,并逐步升级、不断完善。


表2显示了各OEM的汽车电子产品必须满足的标准。


上述标准可分为两类一类是设备的外部无线电干扰;另一种是外部对设备的干扰,这就要求设备具有一定的抗干扰性能。这两方面都必须成功通过测试并满足车辆制造商的要求。


4汽车电磁兼容设计方法


那么如何才能提高汽车电子的抗扰度,减少外部电磁辐射,以满足各汽车制造商的要求呢?


电磁兼容设计主要从以下三个方面着手


1.抑制干扰源。


2.阻断或削弱干扰的耦合路径。


3、提高电子模块的抗干扰能力。


其中,抑制干扰源是解决电磁干扰最直接、最有效的方法,因此在设计时必须分析干扰的产生机理,并采取必要的措施来抑制或消除。要采取行动,必须阻止或削弱干扰并解决耦合路径。


一般来说,电磁兼容设计的基本方法有以下几种


41盾牌


根据各种屏蔽用途,屏蔽材料可分为静电屏蔽材料、磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料三种。


1、静电屏蔽采用抗磁性材料制成,并接地。静电屏蔽的作用是阻挡屏蔽金属表面的电场,并将电荷转移到地。


2、磁屏蔽采用高导磁率的强磁材料制成,可将磁力线在屏蔽内。


3、电磁屏蔽主要用于抑制高频电磁场的影响,干扰场会在屏蔽体内形成涡流,并在屏蔽体与被保护空间的界面处反射,从而大大减弱。被保护空间内干扰场的场强值,达到屏蔽效果。有些情况下会采用多层屏蔽来增加屏蔽效果,一般外层采用高导电率的材料来增加反射效果,内层采用高导磁率的材料来增加反射效果。反射效果。涡流效应如图1所示。


42过滤器


滤波是抑制和防止干扰的重要手段。滤波电路可用于抑制干扰源,消除干扰耦合路径,或提高电子控制系统的抗干扰能力。


根据所通过信号的频段不同,滤波器分为低通、高通、带通、带阻四种类型,如图2所示。


1低通滤波器通过信号的低频或直流成分,抑制高频成分或干扰和噪声。


2高通滤波器通过信号的高频成分,抑制低频或直流成分。


3、带通滤波器允许特定频段的信号通过,并抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。


4.带阻滤波器抑制特定频带内的信号并通过该频带外的信号。


根据所使用的元件不同,分为无源滤波器和有源滤波器两种类型。


1无源滤波器仅由无源元件R、L和C组成的滤波器。它是利用电容和电感元件的电抗随频率变化的原理构造的。这种滤波器的优点是电路比较简单,不需要直流电源,可靠性高。缺点是通带内信号存在能量损失,负载效应明显。当使用感性元件时,很容易引起电磁感应,而在使用电感器的情况下,如果L较大,滤波器的体积和重量会变得比较大,不适合低频区域。


2有源滤波器由无源元件组成。此类滤波器的优点是通带内的信号可以被放大且无能量损失,负载效应不明显,多级连接时相互影响很小。采用简单的级联方法形成高阶滤波器,滤波器尺寸小、重量轻、不需要磁屏蔽,但其缺点是通带范围有限且受有源元件带宽要求。直流供电,可靠性不如无源滤波器,电压高、频率高,不适用于大功率场合。


43地面


接地是指将电路、外壳等连接到参考地以提供等电位点或表面。地线的作用是为电路或系统提供参考等电位点或面,抑制电磁干扰,为电流环路提供低阻抗路径,如图3所示。


理想的接地层是零电位和零阻抗的导体。由于接地材料的物理特性,不存在理想的接地平面。因此,系统中任意两个接地点之间始终存在恒定的电位差。最小化接地系统电位差的能力决定了其有效性。


44合理的PCB布局和布线


PCB的布局和布线直接影响电子系统的电磁兼容性。布局PCB时,必须选择合理的布线宽度,采用正确的布线策略,合理规划PCB尺寸和元件布局。一般来说,远场辐射与PCB布局和布线关系不大,而近场感应的大小与PCB布局和布线有直接关系。


近场感应的电感耦合,随着导体之间的距离增加,互感减小,随着导体之间的距离接近地平面,互感减小,因此,电路必须尽可能分开,导线必须放置正确地,必须调整电流的频率和上升时间,对其进行,并采用屏蔽和接地以减少电感耦合的影响。


对于近场感应的电容耦合,减小电容的方法与电感耦合相同,在实际应用中,所有导线应尽可能靠近地平面。


45重叠


重叠是在两个金属表面之间建立低阻抗通道。目的是为电流流动安排一个均匀的结构表面,以防止两个连接金属之间存在电位差。这是因为这些电位差会产生电磁干扰。


可以在系统接地平面上的两点之间或接地参考与组件、电路或结构设备之间建立接合通道。


46隔离


绝缘的目的是通过绝缘元件并阻断噪声干扰的路径来减少电磁干扰。


电路隔离主要包括模拟电路隔离、数字电路隔离以及模拟电路与数字电路之间的隔离。


常用的绝缘方法有变压器隔离、光电隔离、放大器隔离、空间隔离等。变压器隔离是通过隔离变压器将电子设备与汽车供电系统隔离,然后通过稳压电路进一步抑制干扰,而光电隔离是通过将控制电路与控制电路的地线分开来控制负载。没看到。通过光电耦合器进行光电转换的放大器隔离采用隔离放大器,因此输入、输出和电源电路之间不存在直接的电路耦合。即信号传输时没有公共地端。空间隔离是从空间角度抑制干扰,使干扰源尽可能远离易受干扰的器件。


47热设计


电子系统或部件的抗干扰性能在高温下会下降,因此合理设计电子系统或部件的安装布局和散热也是提高电子系统抗干扰能力的有效途径。


在帮助散热方面,大功率器件需要进行散热处理。同一块PCB上的元件应尽可能根据其发热量和散热情况分区放置,发热量少或耐热能力弱的元件放置在PCB的中心,发热量多的元件放置在PCB的中央。在PCB的中心。它位于PCB的中心,具有良好的散热性和耐热性,PCB的边缘紧贴金属外壳。


48抗干扰软件设计


硬件抗干扰设计是电子系统电磁兼容设计时的首选措施,可以有效抑制干扰源、阻断干扰传输路径。由于干扰信号产生的原因复杂且具有较高的随机性,因此采用软件抗干扰设计来补充电子系统的电磁兼容设计,软件抗干扰设计作为硬件抗干扰措施的辅助,具有简单、灵活、适用性强的特点。车载网络占用硬件可以分为哪三类网络?车载网络一般有三种类型CAN控制器局域网、LIN局域网互连网络、MOST多媒体定向系统传输。


车辆网络的目的是在提高性能和控制线束数量之间找到有效的解决方案,20世纪80年代初,基于数据网络的车辆网络的出现,在提高性能和控制线束数量之间找到有效的解决方案。作为一种有效的解决方案,基于数据网络的车载信息交互在20世纪80年代初出现。


1.CAN控制器局域网


CAN总线是德国BOSCH公司在20世纪80年代初开发的一种串行数据通信协议,用于解决现代汽车中众多控制和测试设备之间的数据交换,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线。同轴电缆或光纤。通信速度最高可达1Mbps。


2.LIN局域网互连网络


LIN标准包括传输协议、传输介质、开发工具之间的接口以及与软件应用程序的接口的定义。LIN提高了系统架构的灵活性,从硬件和软件两个角度为网络节点提供了互操作性,并且可以期待更好的EMC电磁兼容性特性。


3.MOST多媒体定向系统传输


面向媒体的系统传输是一种网络标准,在汽车制造商和供应商中越来越受欢迎。大多数网络使用光纤作为载体,通常采用环形拓扑。MOST可提供高达25Mbps的总带宽,显着高于传统汽车网络。这意味着您可以同时播放15个不同的音频流。因此,它主要应用于汽车信息系统。


汽车车载网络系统的应用领域包括车载网络防盗、驾驶姿势网络控制、驾驶信息联合监控、便利设备联动控制、多媒体网络控制等。


艾里森工厂属于哪一类?艾森是一个流行的文化、和学习用品品牌。


深圳市艾森威尔科技有限公司隶属于艾森集团,先后荣获“深圳市高新技术企业”、“国家高新技术企业”、“深圳市诚信企业”、“深圳市电子科技百强”称号。100”。并且是“HDMI协会”和“HDCP”的成员。


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