Otomotiv Bilgi Sistemleri Tasarımında Emc Thinkations

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) güvenilir bir otomotiv elektronikinin temel taşı olmaya devam ediyor ve hiçbir yerde bilgi sistemleriyle ilgili güvenlikle ilgili elektroniklerle ilgili olarak, yüksek hızlı veri bağlantıları, çoklu kablosuz radyolar ve yüksek çözünürlüklü görüntüler, elektromanyetik müdahale için potansiyel, eleştirel işlevleri bozmak için daha fazla talep eden rolü daha üst düzeye çıkar.Ensuring that Infotainment subsystems run without high- speed data connections -and stay a disiplind, level approach from the early design stage.This article provides a comprehensive inceleme of EMC requirements, the unique ment intervals.

Araçlarda Elektromanyetik Uyumluluk

EMC, amaçlanan elektromanyetik ortamda diğer ekipmanlara kabul edilemez müdahale sunmaksızın düzgün bir şekilde çalışabilme yeteneğidir. Otomotiv bağlamda, bu çevre olağanüstü serttir: onlarca elektronik kontrol ünitesi (ECUs), motorlar, aksiyoncular, yüksek akım güç hatları ve kablosuz transceivers tüm iki geniş şapel içerir:

Dört birincil yol üzerinden devreler arasındaki elektromanyetik enerji çiftleri: (köpekler veya güç rayları ile), radiated (enerji veya manyetik alanlar olarak uzay yoluyla), kapasitif (near-field elektrik darbesi) ve indüktif (near-field manyetik darbe) Tüm bu darbe mekanizmaları yönetiyor, genellikle aynı anda zeminleme, filtreleme, filtreleme ve dikkatli bir şekilde.

Otomotiv EMC uyumluluğu uluslararası standartlar tarafından yönetilir, özellikle de özellikle de yüksek çözünürlüktedir:0)CISPR 25[Döneticileri ve ölçüm yöntemleri radyo rahatsızlıkları için) ve [[FONT TR:2)ISO 11452[[DDDDDDDDDDDDönekli elektromanyetik enerjiden elektriksel rahatsızlıklar için bileşen testleri - bu standartlar geçiş sistemleri ile karşılaşılmalıdır.

Otomotiv Bilgi Sistemlerinde Benzersiz EMI Challenges

Infotainment sistemleri, gigahertz saat hızlarında, çeşitli hafıza arabirimleri (DDR, eMMC, NAND), çoklu ekran sürücüleri, ses yükselteçleri, USB ve birkaç kablosuz transceivers (Mavi-pert, Wi-Fi, GPS/GNSS, hücresel, DSRC / V2X) ile çalışan yüksek performanslı bir sistem içerir.

Yüksek Hızlı Dijital Devreler

1 GHz'in üzerindeki frekanslarda çalışan temeller ve hafıza otobüsü, kolayca FM radyo, TV'ye girebilen ve lisanslı mobil gruplara girebilen zengin harmonikler üretmektedir. Dikkatli baskı olmadan, bu harmonikler PCB izlerini ve bağlantı kablolarını yayıyor, emisyonları yaratıyor.

Kablosuz Coexistence ve Desensitizasyon

Infotainment sistemleri genellikle üç veya daha fazla radyoyu yakın fiziksel yakın bir şekilde entegre eder. Her radyonun bir başka banta geniş bant gürültüsünü başka bir şekilde alanlatabilir, alıcı süzme oluşur - klasik bir frekans umut verici, zaman aralığı çok yönlü, ve agresif filtrelemeler ile ilgili olarak yapılır.

Ekran ve Touchscreen Gürültü

Büyük görüntüler, özellikle de ekran veya kablo teknolojisini kullananlar, yüksek gerilim sürücüleri ve hızlı piksel saat sinyalleri gerektirir. Panelin kendisi, saçtan gelen gürültüyü almak için hassas olabilir (örneğin, LVDS, eDP, MIPI DPI) bu gürültü yanlış veya hayalet girişlerine neden olabilir.

Ses ve Güçlendiriciler

Sınıfçı ses yükselteçleri, genellikle verimlilik için bilgitainmentte kullanılır, yüksek frekanslı geçişli gürültüyü konuşmacılardan geri döndürebilir ve tellerden gelen radiate. Uygun filtreleme ve kalkan olmadan, bu gürültü birkaç AM/FM melodisi veya telematik modemlere müdahale edebilir.

Uzay ve Termal Kıtlar

Infotainment birimleri genellikle sınırlı bir kafa tipi faktöründe paketlenir, çoğu zaman panjur malzemelerinin performansını ve sıcaklıkların yüksek oranda paketlenmiş olması, kalkanlar için odayı sınırlamak veya ferrite beads.

EMC uygunluk için tasarım stratejileri

Sağlam bir EMC tasarımı, basılı devre kurulu (PCB) düzeni ile başlar ve sistem düzeyinde entegrasyon yoluyla genişletilir. Aşağıdaki stratejiler EMI'yi azaltmak ve otomotiv bilgi sistemlerinde bağışıklık geliştirmek kanıtlanmıştır.

PCB Layout ve Stack-Up

Katmanlı çöp kutusu yüksek hızlı sinyaller için sürekli referans uçakları sağlamalıdır. En az dört katman kullanın: üst (signal), zemin düzlem (solid, kesintisiz), güç uçağı (gerekli olarak) ve alt (signal) için çok yüksek seviyeli tahtalar için, altı veya sekiz tabakalar her katmanı kontrol etmek için birbirine bağlı olarak ortaktır.

Yer ve Güç

Zemin, birden çok bileşen kullanarak zemin oluşturur. Güç bütünlüğü için, her güç piminde çok kısa bir iz uzunluğu ile eğimli bir program kullanın. PCB'de, düşük frekanslı (0.1-1 μF) ve yüksek frekanslı yüzeyler için 10-100 pF) kapasiteli yüksek frekanslı boşluklar kullanarak, yüksek frekanslı bir kanalda, yüksek frekanslı bir dizileri kapsayabilir. Ferrite-üretimli yüksek frekanslı hatlar.

Shielding Teknikleri

Shielding Cookings (cans) SoCs, hafıza ve kablosuz modüllerden radyasyon içeren yaygın olarak kullanılır; bu nedenle, zemine düşük mesafe, sürekli elektrik bağı, birden fazla gazlı havalesini göz önünde bulundurmak için zemine kadar zemine kadar zeminde depolanmalıdır.1 GHz, deniz ve slotlar için daha fazla ⁇ /20 ⁇ ; bu nedenle, kalkanlar birçok perimeter ile boşlukları kolayca hesaplayabilir. Tüm ses geçirmez veya hassas devreler için ayrı olarak.

Kablo kalkanı eşit derecede önemlidir. Sertleştirici bir şekilde şarj edilemez (UTP) USB veya Ethernet için kablolar yayılabilir; kalkanlı bükülme (STP) kullanın ve kalkanın hem düşük girişli bir bağlantı ile sona ermesini sağlayın.

Filtreleme ve Ferrite Bileşenleri

I/O hatları ve güç kabloları üzerindeki emisyonlar, ilgili frekans bantları (örneğin 30 MHz-1 GHz) ile ilgili olarak baskı yapılır ve kanal açma noktaları üzerinde etkilidir.For specific signal çift (VDS), yüksek oranda kısıtlanmış olan ortak noktalı kapaklar (örneğin 30 MHz-1 GHz).

Bilgi birimine olan güç girişinde, bir dizi ferrit ve shunt kapasitors'un bir kombinasyonunu kullanarak bir çok aşamalı filtreye sahip olmak, aracın 12-V otobüsüne ulaşmadan gürültüyü engelleyebilir. Benzer şekilde, her DC-DC dönüştürücü çıktısı LC-type post-filtre olmalıdır (L = 1-10 μH, C = 10-100 μF)

Bitirme seçimi ve Layout Katılımcı

Net performansla ilgili bileşenleri seçin, örneğin, tahmin veya hesaplama saat jeneratörleri (SSCG) bu küçük frekans aralığındaki saat enerjisini yaymakla top emisyonları azaltır.En yüksek olası saat hızını kullanarak kaçının; performans ihtiyaçlarını karşılayan en düşük olanı seçin.

PCB zeminplanını bu yüzden özetleyin: (1) yüksek hızlı dijital bölümler, en az 5 mm'den itibaren analog ve RF bölümlerinden fiziksel olarak ayrılır, tercihen bir bakır moat; (2) anten bağlantıları, kenarlara yakın yerleştirilir ve saat jeneratörlerinden mümkün olduğunca; (3) Sınıfın yükselteçleri, ayarlayıcı ve GPS modüllerinden kurulun tam tersi tarafında tutulur.

Yazılım tabanlı EMI Mitigation

Firmaware, EMI. yayılmak için aktif bir rol oynayabilir.Spektrum saat boyunca genellikle yapılandırılabilir; ışık yükü altında topunköke emisyonunu 6-10 dB. Zaman-I2C işlemlerinin ve geri dönüş otobüsünün kaçınılması, Bluetooth'u sadece kapalı aralıklarla iletmesini sağlar. CPU saatlerinin altında tonlama işlemine ek olarak, SPI/I/I2C işlemlerinin dikkatli bir şekilde zamanlamasını azaltır ve geri dönülemez.

EMC Test Standartları ve Sertifikalandırma

Otomotiv Bilgi sistemleri endüstri standartlarına uygun göstermek için testlerden bir bataryaya sahip olmalıdır. İki ana standart CISPR 25 (kondüklenmiş ve radiated emisyonlar) ve ISO 11452 (radyasyon) ek standartlar kapak elektrostatik deşarj (ISO 10605), yapılan bağışıklık (ISO 11452-4/-5/7/7) ve geçici Overvoltage (ISO 7637).

Test hem bileşen seviyesinde (aslında) hem de araç seviyesinde yapılır.Bir bilgi sistemi için, bir “no arıza” kriteri genellikle sesin makul olması anlamına gelir, görüntünün düzgün bir şekilde yanıt vermesi veya boş gitmesi gerekir, dokunma girişi doğru şekilde cevap verir ve kablosuz bağlantılar kurulmalıdır. Herhangi bir başarısızlık, iteratif yeniden tasarlamak ve yeniden test etmek gerektirir, önceden test etmek için ihtiyaç için gerekli kontrolleri yeniden başlatmanız gerekir.

Gelişmiş Simülasyon ve Ön Değerlendirme Test

Pahalı ve zaman zaman zaman zaman zaman zaman hataları önlemek için, takımlar giderek erken aşama EMC analizi için elektromanyetik simülasyon araçlarına güveniyor. 3D full-yoğuk çözücüler PCB yapıları, kablo toplantıları ve muhafazaları ile ilgili emisyonları tahmin edebilir. Chip-package-board co-simülasyon, tasarımcılar ilk prototip inşa edilmeden önce ses geçişinin etkisini değerlendirmelerine olanak sağlar. Precompliance testleri - a spektrumu analiz edebilir, yakın bir TEM hücresi veya küçük akrepli bir oda - simülasyon modellerini hızlı bir şekilde değerlendirme sağlar.

Birçok otomotiv OEM'leri artık EMC simülasyon raporları geliştirme kapısı sürecinin bir parçası olarak gerektirir. Bilgitainment için, tipik simülasyon iş akışları şunları içerir:

Bu araçları kullanarak, mühendisler ilk giriş EMC uyumluluğunu sürdürürken piyasa için zaman harcayabilir ve hızlandırabilir.

Future Trends: EMC in Next-Generation Tools

Yarının bilgi sistemi daha fazla talep edilen EMC gereklilikleri ile karşı karşıya kalacaktır. Arabalar, HDMI® ve USB (5 Gbps) ve 1000 Base-T1 (1 Gbit/s), daha yüksek frekanslarda ayırıcı sinyalleme kontrolü ve yaygın modlamalar radyasyonu önlemek için daha yüksek veri bazlı arayüzler gerekir.

Ayrıca, bağımsız sürüşe doğru itki, bilgitainment sistemlerinin yoğun bir radar dizisi ile birlikte, panar ve kamera modülleri milimetre- dalga frekanslarında çalışan 77 GHz ve anten yerleştirmesi için aynı kafaya sahip olması gerekir.

Kablosuz güç transferi (WPT) mobil cihazlar için pedler, EMI'nin başka bir ortaya çıkışıdır, 85 kHz'den birkaç MHz'den gelen frekanslarda güçlü manyetik alanları üretmek. Kablosuz şarj pedleri yakınında bulunan Infotainment birimleri, dokunma kontrolörü veya ekran zamanlama ile müdahale etmekten kaçınmak için ek koruyucu ve filtreleme ile tasarlanmıştır.

Son olarak, yazılım tanımlı araçların geçiş, Infotainment donanımın, saat frekanslarını veya yazılım radyo parametrelerini değiştirebilecek olan güncellemeleri desteklemesi gerektiği anlamına gelir. Tasarım marjları, bu değişiklikleri tekrargresyon olmadan karşılamak için yeterince sağlam olmalıdır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Elektromanyetik uyumluluk, otomotiv bilgi tasarımında rağmen değildir - her katmanı etkileyen temel bir mühendislik disiplinidir, CISPR 25 ve ISO 11452 gibi bileşenler seçimi ile uyumlu ve otomatik hale gelirken, EMC mühendisliği yalnızca önemli, sürekli inovasyonu malzemelerde, mimarilerin ve simülasyonların bir kombinasyonunu uygular ve simülasyonu sağlar.Intelif bir şekilde tasarım ve simülasyonu, mühendisler CISPR 25 ve ISO 11452 gibi proaktif bir şekilde uyum sağlayabilir.