使用優(yōu)化的 EMC 設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)集成

汽車解決方案必須滿足對(duì)電磁能力 (EMC) 的嚴(yán)格要求，這從根本上是一個(gè)系統(tǒng)集成問(wèn)題。隨著 ECU 和線束的數(shù)量和復(fù)雜性的增加，問(wèn)題只會(huì)變得更糟。挑戰(zhàn)不是電子產(chǎn)品的增加，而是 OEM 上市時(shí)間需要更短的最終產(chǎn)品驗(yàn)證時(shí)間。消費(fèi)電子進(jìn)步的步伐也使硬件冗余變得更加復(fù)雜，并迫使汽車系統(tǒng)更快地遷移以跟上這一步伐。

現(xiàn)代汽車中的電子設(shè)備不斷增多，因而越來(lái)越需要采用良好的設(shè)計(jì)，以滿足主要的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)，越來(lái)越高的集成度也讓汽車設(shè)計(jì)師們急需系統(tǒng)芯片專用集成電路和專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品解決方案，它們可以替換多個(gè)分立元件。本文探討了汽車設(shè)計(jì)師所面臨的一些電磁兼容性和集成電路(IC)問(wèn)題。

現(xiàn)代汽車中的電子設(shè)備在以持續(xù)強(qiáng)勁的勢(shì)頭不斷發(fā)展著 — 工程師們?yōu)槠嚨氖孢m、安全、娛樂(lè)、動(dòng)力傳動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理、穩(wěn)定和控制應(yīng)用研制出越來(lái)越復(fù)雜的解決方案。而且，先進(jìn)的電子設(shè)備也得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。因此，如今甚至是最為普通的汽車也裝配有在幾年前還只專屬于高端汽車的電子設(shè)備。

TI 幫助我們的客戶的方式之一是了解集成過(guò)程、管理市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)以及我們的組件如何在這個(gè)難題中發(fā)揮作用。設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在驗(yàn)證我們的解決方案的時(shí)間更少，需要更多證據(jù)證明電源不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。主要 OEM 有自己的 EMC 標(biāo)準(zhǔn)，并在將業(yè)務(wù)招標(biāo)給 1 級(jí)時(shí)在 RFI 中使用這些標(biāo)準(zhǔn)。

CISPR 25是國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 發(fā)布的汽車 EMC 標(biāo)準(zhǔn)，被許多汽車制造商和 OEM 廣泛采用。在 CISPR 25 中，指定頻段的發(fā)射限值有五級(jí)，其中 5 級(jí)是最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。下表顯示了第 3 類和第 5 類中的 CISPR 25 傳導(dǎo)發(fā)射限制。

盡管 OEM 指定了許多標(biāo)準(zhǔn)，但大多數(shù)都基于 CISPR 25，并且共享相同的測(cè)試方法，并且在 EMI 限制級(jí)別上只有一些變體。

為了在開(kāi)發(fā)之前對(duì)我們的設(shè)備進(jìn)行審查，我們創(chuàng)建了一個(gè) 5 類參考設(shè)計(jì)以支持最嚴(yán)格的 CISPR 25 規(guī)范。LM26001是一款符合 AECQ 標(biāo)準(zhǔn)的寬輸入電壓、DC/DC 轉(zhuǎn)換器，專為汽車應(yīng)用而開(kāi)發(fā)，用于開(kāi)發(fā) PMP9397 EMC參考設(shè)計(jì)。

PMP9397參考設(shè)計(jì)為儀表板、信息娛樂(lè)或車身系統(tǒng)等汽車應(yīng)用提供傳導(dǎo) EMI 優(yōu)化的 3.3W 電源設(shè)計(jì)。它使用 LM26001 非同步降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)生 3.3V、1A 輸出。4.5V 至 38V 的輸入電壓范圍適用于汽車電池電源。該參考設(shè)計(jì)帶有輸入 EMI 濾波器級(jí)，用于抑制輸入電源線中的開(kāi)關(guān)噪聲，并且該板經(jīng)測(cè)試符合 CISPR 25 5 類傳導(dǎo)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)。

PCB板可以在上圖中看到。基于 4 層設(shè)計(jì)，我們能夠使用符合最嚴(yán)格的 CISPR 25 標(biāo)準(zhǔn)的傳導(dǎo) EMI。有一個(gè)輸入傳導(dǎo) EMI 濾波器部分必須在整體解決方案成本中加以考慮，以提供總空間要求和額外成本的實(shí)際指示。

左側(cè)的 EMC 圖來(lái)自 150 KHz 至 30 MHz 的頻率掃描，右側(cè)的圖是 30 MHz 至 108 MHz，涵蓋從 AM 波段到 FM 波段的所有主要無(wú)線電頻率。紅線代表 CISPR 25 Class 5 標(biāo)準(zhǔn)的平均檢測(cè)限值，藍(lán)色跡線是符合標(biāo)準(zhǔn)的平均檢測(cè)結(jié)果(低于限值線)。峰值檢測(cè)(黃色跡線)也低于相應(yīng)的峰值限制。

該設(shè)計(jì)表明我們的技術(shù)非常適合汽車應(yīng)用，除了減少設(shè)計(jì)時(shí)間和系統(tǒng)集成外，還為工程師提供了 PCB 布局指導(dǎo)的信心。它可用于在開(kāi)發(fā)之前驗(yàn)證組件選擇，從而節(jié)省時(shí)間并消除重新設(shè)計(jì)以滿足 OEM 標(biāo)準(zhǔn)并加快上市時(shí)間，同時(shí)節(jié)省研發(fā)成本。