不可忽视的车辆EMI问题

Zedd

不可忽视的车辆EMI问题

: W' P; d- V# F* \
, \( N- ]' B+ H$ y目前车辆产业蓬勃发展，对于车辆之舒适性、便利性及安全性都相当讲究，并与各电子、电机产业相 继结合使用，因此有许许多多的车辆电子电机产品如3C产品、通讯产品、电动马达、影音系统、车载信息与通讯系统，或是主、被动安全系统如电动转向系统、防 撞雷达、视线盲区侦测器等等都被广泛使用，甚至成为标准配备且以系统化方式整合于车辆内，发展出所谓汽车电子产品。
这些汽车电子产品以现今发展趋势来看，已经不只是以往的单一功能，而是多种功能的系统。此类系统产品复合性功能越来越强大且传输速度越来越快，系统内部电 子线路也越来越密集与复杂，而所产生的车辆电磁干扰(EMI)主要来源往往都是存在于车内电子产品内，使车辆产生较以往更严重的电磁干扰问题，将直接或间 接藉由车辆连接线路影响整车系统。

* q" k% [$ C- u如果不适当解决电磁干扰问题，不仅容易使内部电装部品相互干扰，更会危及到行车安全，因此车辆电磁干扰问题变成了设计上的主要工作及挑战。除了产品功能性 提高且对电路设计的技术水准要求越来越高外，也必须开始对产品中各个印刷电路板(PCB)与电路上集成电路(IC)的电磁干扰问题，展开研究及利用量测技 术加以防制。

正视汽车电子产品EMI问题
以往解决这些车辆电磁干扰的问题，往往是都是当车辆设计完成并组装后经过整车测试，才发现存在不少电磁干扰问题，因此盲目针对车内有可能造成电磁干扰问题 之电装部品进行抑制对策，而缺少全盘系统性的整车电磁干扰设计规画，以至于无法有共通性及有效地解决电磁辐射问题，甚至越趋于严重。
) t' {+ r4 n1 m! C' l  M$ `$ O% R, k
车辆在解决电磁干扰问题方面，需要在设计单一功能电路或整合系统之初即考虑电磁干扰问题，并加以因应或是降低干扰源。事先的防范比完成开发后进行补救所花费的成本更为降低。

目前车辆中心协助厂商进行整车改良时，将电磁干扰问题主要区分为通讯类产品中的「无线通信系统干扰」、进行PCB板布局(Layout)时的「电路PCB 板电磁干扰」、电子零件本身的「主被动电子零件电磁干扰」及电源输入端上所带来的「电源干扰」四种，这些都是会发生在车辆上的电磁干扰原因且较严重。

‧        无线通信系统干扰
# Y) P( C6 i/ ?        随着无线通信的产品发展与应用，逐渐地导入车辆电子产品的范畴，各个系统之间皆会产生干扰噪声而造成本体或是其他通讯频段的讯号接收与传输性能不良，如数 据速率(Data Rate)降低、传输距离变短等可能问题。此种无线通信的载台噪声(Platform Noise)主要因为多个意图发射的组件或模块一起紧密建置于系统内时，同时动作或是在设计不良的情况下所造成互相干扰。其干扰源已经造成电装部品与电装 部品或是系统与系统之间的电磁干扰问题，严重的话，更会影响到系统内功能模块与模块之间的传输效率降低。因此，针对数字无线通信产品除了应加强降低本身产 生噪声外，并且须进一步透过仪器及仿真软件对本身系统平台(如中央处理器、内存)、外部连接器(如USB)和内部无线芯片组/模块(如802.11a/b /g/n、蓝牙、GPS)加以分析计算，找出较佳的电路设计与传输路径，避免相互干扰，尽可能将干扰程度降低。
/ Z  a* S' G, `# ?
1 b. L: D4 q5 o$ y9 M‧        电路PCB板的电磁干扰
8 X0 h- t/ Z% y' a1 m/ v        目前车用电子产品功能性复杂化且操作频率不断地提高，印刷电路板由早期的单面板演变成多层板，体积也由大变小，可进行布局空间及主被动电子零件摆放位置不 足，使电路中的单位密度组件增加，造成印刷电路板的电磁干扰问题越来越严重。在多元及系统化功能的设计之下，电路上增加相当多的主动性组件，如振荡器、微 控制器(mcu)等等，且传输速度及数据增加，工作频率上升，所造成电磁干扰现象也愈来越大。此外，过去的单一方向模拟传输讯号，转变成数字差模传输，如 CAN及RF PCB传输线，也逐渐在车用产品上被大量采用。所以，印刷电路板上干扰问题须透过组件适当摆置、合理导线布置及接地系统设计、讯号频型的区隔等方式，进一 步进行优化设计，如利用印刷电路板仿真软件进行系统化分析，藉此修改布局的走线方式。
) O% z) v; O, i( d0 W! I  I
‧        主被动电子零件电磁干扰
        目前车用IC功能越来越强、操作速度越来越快、应用越来越广泛，使得目前信息通讯与车辆产业在系统整合时所造成的电磁干扰问题也越来越严重，IC电路已成 为车用电子系统之整体电磁干扰的主要来源之一，使用系统芯片来实现整合混合讯号(Mixed-signal)功能与高速I/O接口将是未来趋势，同时由于 低电压制程技术的普及，IC经封装后，使得IC内部系统与芯片层级的讯号与电源完整性易受到电磁噪声干扰。因此在开发设计产品时，如能要求芯片厂提供IC 电磁干扰数据参考，并选用低噪声的IC组件，将可减小后续带来的电磁干扰问题。
: O; ~; n! F/ V& `
3 ]* \/ H; A; h" \% t7 d, n  ?( y‧        电源干扰
' K' b) V' E' ?7 R        目前车辆各种电装部品，都各自设计所属专用电源，耗电量较大之电装部品采用切换式电源设计方式，如利用脉冲宽度调变(PWM)IC驱动金属氧化物半导体场 效晶体管(MOSFET)达到可调变及稳定电压供给产品使用，但在电压的转换过程中，因为高速的电压切换频率及由PWM IC基频所引起的谐波噪声，这些噪声就是主要的电磁干扰来源，会经由本体或线路以辐射或传导方式，造成产品电磁干扰问题，最典型例子就是电动车上的直流对 直流(DC-DC)转换器，主要的功能为高电压转成低电压供给车内部品使用，而于整车电磁干扰测试时易受到因直流对直流转换器零部品而造成量测值过高现象 。因此，不管是车内电装部品或是单独的车用电源转换器，在电源端的电路设计加入适当滤波对策组件(如一、二阶以上的π型滤波器、电容、电感等)或 是屏蔽以防止电源噪声，都能有效降低产品电磁干扰

helendcany

谢谢分享