解決當(dāng)前汽車EMC問題面臨的挑戰(zhàn)

隨著新能源、車聯(lián)網(wǎng)和ADAS等技術(shù)的快速發(fā)展，汽車電子產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加，在滿足安全性和舒適性要求的同時(shí)，汽車面臨的電磁難題愈加復(fù)雜。如何在保障功能安全的同時(shí)，順利通過EMC測試認(rèn)證，并在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，是大部分廠商關(guān)注的問題。

以往傳統(tǒng)的方法，依靠EMC測試與整改來解決電磁兼容問題，存在以下弊端，越來越難以滿足產(chǎn)品快速開發(fā)的需要：
盲目性強(qiáng)
后期調(diào)試測試階段工作量大
產(chǎn)品開發(fā)周期不可控，風(fēng)險(xiǎn)大
EMC測試成本高

目前國際主流汽車電子廠商，解決汽車電子EMC問題的思路是，從正向設(shè)計(jì)的角度，借助仿真工具進(jìn)行EMC特性的預(yù)測和分析，設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)問題，直接對硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行整改，達(dá)到縮短開發(fā)周期，降低成本，提高產(chǎn)品的可靠性的目的。

恒潤科技基于目前EMC仿真領(lǐng)域主流的仿真分析工具，提供從電控PCB硬件設(shè)計(jì)規(guī)則制定，EMC特性預(yù)先仿真分析，到硬件設(shè)計(jì)整改，以及后續(xù)的EMC測試一體化的設(shè)計(jì)仿真測試服務(wù)。

汽車EMC仿真解決方案
汽車中含有各種各樣的電子設(shè)備,PCB板、電纜線束、天線以及電機(jī)之類的低頻設(shè)備都與電磁兼容密切相關(guān)。為了保證各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備正常工作、不受外界干擾并不影響其他設(shè)備的工作，就需要對各類EMC問題進(jìn)行分析。

PCB板EMC仿真解決方案
PCB是電子產(chǎn)品最基本的部件，它承載著系統(tǒng)中的主要芯片、供電網(wǎng)絡(luò)以及高速互連線等關(guān)鍵部件，因此，為保障整個(gè)系統(tǒng)的EMC，需要設(shè)計(jì)具有良好EMC性能的PCB，其EMC設(shè)計(jì)優(yōu)化流程如下圖所示：



»» Pre-Layout分析
在Layout之前進(jìn)行pre-layout分析，建立設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和有效約束（如疊層變量），優(yōu)化阻抗不匹配及去耦電容等，利用參數(shù)掃描尋求最佳方案等。

»» SI/PI/EMC規(guī)則檢查
使用HypLynx DRC內(nèi)置規(guī)則或自定義規(guī)則對PCB Layout進(jìn)行檢查，識(shí)別Layout中可能引起SI、PI以及EMC問題的設(shè)計(jì)，在每個(gè)設(shè)計(jì)階段不斷檢查和修正，避免一個(gè)較長的設(shè)計(jì)循環(huán)。

»» SI/PI/EMC仿真分析
對PCB進(jìn)行SI分析，優(yōu)化PCB上關(guān)鍵器件、信號(hào)的布局布線，降低信號(hào)的反射和串?dāng)_；對電源平面的諧振和去耦電容分析，指導(dǎo)去耦電容布局，降低電源地噪聲；對PCB上關(guān)鍵部分進(jìn)行EMI分析，識(shí)別可能產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度，進(jìn)而及時(shí)優(yōu)化改進(jìn)，從源頭控制有害電磁干擾，并提高抗擾度。

系統(tǒng)級(jí)EMC仿真解決方案
金屬外殼（如果有）作為整個(gè)系統(tǒng)的載體，為內(nèi)部的設(shè)備提供一個(gè)相對密閉的電磁環(huán)境，它的屏蔽效能對控制電磁輻射異常重要；電纜用于傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的供電，通常會(huì)存在著一定程度的耦合以及電磁輻射。因此，需要對PCB、電纜線束以及機(jī)箱外殼等進(jìn)行協(xié)同仿真，考察整個(gè)系統(tǒng)的EMC特性，其EMC設(shè)計(jì)優(yōu)化流程如下圖所示：



使用CST對PCB、連接電纜以及機(jī)箱外殼等進(jìn)行建模，提取PCB的近場源或關(guān)鍵器件的SPICE模型，分析金屬外殼的屏蔽效能、電纜的電磁輻射以及PCB、電纜及外殼三者之間的綜合影響，考察整個(gè)系統(tǒng)對外的電磁干擾；并通過外部施加干擾源，考察整個(gè)系統(tǒng)的敏感特性；進(jìn)而根據(jù)需要，對超標(biāo)部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)，以提高整個(gè)設(shè)計(jì)的可靠性。

整車級(jí)EMC仿真解決方案
在對整個(gè)汽車進(jìn)行EMC分析時(shí)，需要對影響整車EMC特性的因素進(jìn)行細(xì)化，如車載天線、線束、電源等大功率設(shè)備、電機(jī)以及點(diǎn)火線圈以及其他電磁設(shè)備，并考慮車體的影響，從整車的角度分析電子設(shè)備之間的相互干擾以及整車的電磁干擾和電磁敏感度問題。

通過使用HyperLynx和CST仿真工具，可以實(shí)現(xiàn)從線路、PCB、部件、線束、天線到整車級(jí)的全方位EMC解決方案。



在對整車進(jìn)行EMC仿真分析時(shí)，需要首先明確車內(nèi)的主要干擾源、傳輸路徑以及易受干擾的設(shè)備。綜合考慮車內(nèi)的強(qiáng)干擾系統(tǒng)設(shè)備/電機(jī)等、連接線束以及車體的之間的影響，分析線束之間相互耦合產(chǎn)生的串?dāng)_，并將產(chǎn)生的干擾電流作為干擾源，考察對車身的影響；分析天線互耦時(shí)車身的表面電流以及車內(nèi)線束上感應(yīng)的干擾信號(hào)，考察整車的EMC特性。

汽車EMC測試驗(yàn)證方案
除了完備的汽車電子EMC仿真方案，恒潤具有完善的EMC測試設(shè)備和EMC試驗(yàn)室，用于對設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能驗(yàn)證，以便進(jìn)一步考察真實(shí)工況下產(chǎn)品的EMC特性。EMC測試試驗(yàn)主要分為兩個(gè)方面:電磁干擾和電磁敏感度測試，主要內(nèi)容如下。



根據(jù)正向設(shè)計(jì)的EMC仿真解決方案，利用虛擬物理原型，實(shí)現(xiàn)板級(jí)、系統(tǒng)以及整車級(jí)的并行設(shè)計(jì)和EMC問題分析及優(yōu)化，加上后期完善的EMC測試驗(yàn)證，能夠有效地解決從板級(jí)、系統(tǒng)級(jí)到整車級(jí)的汽車EMC問題，節(jié)約產(chǎn)品研制成本，縮短開發(fā)周期，并提高整個(gè)產(chǎn)品的可靠性。