電磁干擾 (EMI) 緩解技術與車輛系統架構的性能息息相關。車輛中的關鍵區(qū)域可能會受到 EMI 的嚴重影響并導致電子電路性能不佳,尤其是在汽車電源中,這是整個車輛電氣/電子系統的核心。
這里將介紹 EMI 濾波和其他系統技術,這些技術可以集成到系統架構中,以限度地減少傳導和輻射的 RF EMI 干擾。這些應該有助于設計人員通過各自地區(qū)的 EMI 標準測試
汽車行業(yè)和個別汽車制造商必須滿足各種電磁兼容性 (EMC) 要求。符合 EMC 標準(汽車應用的 CISPR 25)在產品設計中至關重要。例如,兩個要求是確保電子系統不會發(fā)出過多的 EMI 或噪聲,并且不受其他系統發(fā)出的噪聲的影響。
實現合規(guī)性所需的努力會影響產品開發(fā)成本和上市時間。CISPR 25 是針對無線電干擾特性的車輛和設備國際排放標準之一。這些限制和測量方法旨在保護板載接收器免受組件產生的干擾,例如電源設計中的開關穩(wěn)壓器。
設計人員在開始電源設計之前需要充分了解 CISPR 和其他發(fā)射標準。
為了降低設計中的 EMI,工程師首先必須了解 EMI 如何傳播到設計中。EMI 有兩個主要類別——傳導和輻射——這會導致更長的設計上市時間和增加的成本。將 EMI 降低到能夠通過產品使用地區(qū)或國家/地區(qū)的 EMI 標準的設計工作對于創(chuàng)建成功的功能設計至關重要。
傳導 EMI 通常通過電纜和物理導體耦合,例如電源連接、寄生阻抗以及接地連接。由于電場(電容耦合)或磁場(磁耦合),輻射 EMI 通過空氣通過無線電傳輸源耦合。
開關穩(wěn)壓器通常是汽車系統內部或外部產生 EMI 的罪魁禍首之一
電子電路通常有電流從電源流向負載并在回路中返回電源。環(huán)路具有電感和通過組件、電線或 PCB 走線的變化電流。當電流在回路內變化時,它會產生一個成比例的電壓。該環(huán)路具有自感,并且由于負載中的電流需求,電流變化率為 di/dt。當電流在回路中快速變化時,會產生電壓尖峰。
為了限度地減少尖峰,設計人員可以縮小環(huán)路面積,這將降低環(huán)路電感。電源 IC 可以并聯使用兩個輸入回路,從而有效地減少了一半的寄生回路電感5 (圖 1)。設計人員可以使用戰(zhàn)略性地靠近 IC 和其他設備放置的旁路電容器,以限度地減少 EMI。
良好的接地層將為旁路電容器等組件提供低阻抗路徑。設計人員可以使嘈雜的開關節(jié)點或振蕩器盡可能遠離 PCB 上的敏感節(jié)點。良好的接地區(qū)域或平面還可以用作與噪聲區(qū)域或元件(如開關節(jié)點/功率晶體管、高 di/dt 電容器和電感器)的屏蔽或物理隔離。
其他一些方法也將有助于減少回路中的輻射。一個例子是使用帶有開關功率 FET 的分立降壓穩(wěn)壓器的設計。通過添加柵極電阻器可以減慢到 FET 的驅動信號,這可能有助于滿足嚴格的汽車輻射標準。這種方法的缺點是設計現在失去了一些效率,增加了一個組件,并增加了電路板占用空間。
汽車電子控制技術導致車輛中增加了電子設備。車輛中的頻率和功率逐漸增加,營造出更密集的電磁波氛圍。這將極大地促進車輛中的 EMI,從而干擾電氣/電子設備并可能損壞電氣/電子組件。
汽車線束是汽車中 EMI 的貢獻者之一,也可能受到 EMI 的影響。
設計人員可以采取一些措施,通過屏蔽源設備及其各自的線束來最小化 EMI 影響。通過添加改進的濾波器,可以將較長線束中的傳導和輻射 EMI 降至。仔細規(guī)劃線束也有助于將低功率電路布置在靠近信號源的位置,將高功率干擾電路布置在靠近負載的位置。
改進的接地技術也將有助于降低汽車線束中的 EMI。屏蔽線束并連接到車身是減少EMI干擾的好方法。