资深汽车工程师谈EMC的设计和整改 - 全文

　　周岩兄弟给我投了一份材料，我在此基础上做了一些整改，本文是我们两个材料的整合。大家做EMC实验给实验折腾的很痛苦，实际的成本。

　　

　　国内追索的情况更多的是直接坏的情况，这是一种坏的情况是大家都看得明白的。

　　案子1

　　– 某种中高档次轿车，具有高性能ABS系统。样车在一次实况测试中遇到了雨天，启动雨刮器，在某一车速运行时，ABS突然失去了作用

　　– 后果，车辆损坏

　　案子2

　　– 国内生产的某一型号微型汽车，其发电机调节器经常出现易被击穿损坏现象

　　– 经查，当雨刮器工作时，这种损坏现象就容易发生。

　　造成这种现象的主要原因是雨刮器。雨刮器驱动电机作为感性负载，在切断电源时会产生反向电流并通过电源线传输到供电系统中，从而在电源系统中产生干扰脉冲，一些电子部件在这种干扰脉冲条件下，不能正常工作，甚至导致损坏。

　　案子3

　　– 某种国内开发生产的安全气囊，在汽车整车装配线上突然引爆

　　– 经对该安全气囊的电子引爆控制器进行试验检查，发现其不能承受较强的环境辐射电磁场，当有静电放电发生时，会有误动作。

　　分析结果：操作现场的工人的身体静电引爆气囊

　　如下这种就是埋坑给整车企业的工程师了，布线实际到ECU这里就出现下面这种情况了。

　　所以总的来说，我们是先设计：

　　板级的地线策略，结合着EMC的规范

　　系统级的接地和保护

　　

　　这里就是把理念级别的，和框图级别的合起来

　　

　　1）原理图阶段

　　区分模块外部存在弱小的传感器信号、普通的小电流的信号、大 电流的输出驱动和大电流的感性负载驱动。

　　对于低边驱动的时候，信号的返回路径都是通过模块的地线返回的；

　　高边开关则是通过模块的电源抽取电流的，根据这些 特点我们将电路进行基本分组。

　　

　　这里实现的还需要后面执行和考虑

　　2）架起原理图和PCB之间的桥梁

　　如何将原理图和PCB对应起来，由于细分工种的问题，原理图和PCB被割裂开来，由两组人进行分工作业：

　　例如在原理图上有如下的电路：

　　隐含一个问题就是在PCB上其实V1的负极和C1的负极是有一条线（Trace，踪迹/轨迹）。

　　在设计阶段A-》B-》C是都会关注。

　　如果EMC出现问题，除了要在原理图上查找电路参数的问题

　　还需要特别关注C-》D，即回流路径

　　回流路径不顺畅，会造成信号的畸变。

　　在EMC试验时，MCU的ADC采集到的信号被干扰到了，则除了在原理图上分析外，在PCB上讲该信号高亮出来，

　　耐心寻找该信号的回流路径是否有不顺畅的地方

　　对着信号线头脑中想象回流路径，借助工具来具象化

　　如果一不小心到了整改阶段，按照老周的办法来，他是专业的

　　1）电容滤波

　　

　　Z=1/2πfC，即频率f越大，电容的阻抗Z越小。

　　当低频时，电容C由于阻抗Z比较大，有用信号可以顺利通过；

　　当高频时，电容C由于阻抗Z已经很小了，相当于把高频噪声短路到GND 上去。

　　电容滤波在何时会失效

　　整改中常常会使用电容这种元器件进行滤波，往往有“大电容滤低频，小电容滤高频”的说法。

　　以常见的表贴式MLCC陶瓷电容为例，进行等效模型如图所示。容值10nF，封装0603的X7R陶瓷的模型参数如上图，由于等效模型中既有电容C，也有电感L，组成了二阶系统，就存在不稳定性。对电路回路来说，就是会发生谐振，谐振点在如下频率处。即常说的在谐振点前是电容，谐振点之后就不再是电容了。

　　2）LC滤波何时使用

　　

　　如果串联电感L，再并联组成C，就形成了LC滤波：

　　单独一个电容C是一阶系统，单独一个电感L也是一阶系统，在幅值衰减斜率是-20dB。但LC组成的二阶系统，幅值衰减斜率是-40dB，更靠近理想的“立陡”的截止频率的效果，即滤波效果更好。

　　按照我们之前的一贯做法，其实预先埋一些手段，后面去调试比较合适。在频域考虑问题，需要把整个阻抗考虑问题来选取办法。

　　

　　小结：

　　1）有时候我是信这些守则的，把每个部分的方法分散在设计的各个阶段，来控制整个开发的质量，但是这样的手段给人当作书生之见也是必然的。靠整改的神来之笔就能行，我不这么认为

　　2）既然当下没办法，那我们从现有的设计出发，找到一些手段去亡羊补牢也可以啦，但这种敏捷开发，需要有大前提和架构来支撑的，书生之见，大家听听，有问题找周岩问