汽車EMC輻射發(fā)射的一些所見(jiàn)所聞和思考

一、Basic knowledge：

輻射發(fā)射——簡(jiǎn)稱RE，檢測(cè)的是產(chǎn)品對(duì)外發(fā)出的輻射干擾。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)參考CISPR25，國(guó)標(biāo)參考GBT18655。

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分為Class1~5一共5個(gè)等級(jí)，等級(jí)5的要求，一般汽車行業(yè)會(huì)選Class3到Class5，很少看到選Class1、 Class2的。當(dāng)然很多車企都自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

二、How measure：

輻射發(fā)射的setup：（示例，請(qǐng)不求甚解即可。）

輻射發(fā)射測(cè)試的線束長(zhǎng)一般要求1.7m~2m。蓄電池和負(fù)載箱之間會(huì)用AN即人工網(wǎng)絡(luò)。AN可以阻止EUT產(chǎn)生的射頻電磁騷擾進(jìn)入電網(wǎng)，同時(shí)衰減來(lái)自電網(wǎng)的干擾信號(hào)。測(cè)試頻段一般為150kHz~2.5GHz，根據(jù)測(cè)試頻段的不同天線也會(huì)不一樣，一般按下列要求準(zhǔn)備天線：（上圖就是b）這種情況）

a) 0.15 MHz~30 MHz 1 m 單極垂直天線；

b) 30 MHz~200 MHz 雙錐天線；

c) 200 MHz~1 000 MHz 對(duì)數(shù)周期天線；

d) 1 000 MHz~2 500 MHz 喇叭天線或?qū)?shù)周期天線。

除了150kHz~30MHz，其他頻段在測(cè)試的時(shí)候還需要分天線水平極化和垂直極化兩個(gè)方向來(lái)測(cè)試。有的整車廠對(duì)樣品也提出了XYZ三個(gè)方向的測(cè)試要求。

三、Measurement results V.S. Standard，Pass？or No？

簡(jiǎn)單的判斷就是接收機(jī)測(cè)試得到的頻譜低于標(biāo)準(zhǔn)要求的限值。但是測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)上一般規(guī)定了三條曲線，即峰值，準(zhǔn)峰值，均值。按照標(biāo)準(zhǔn)要求峰值+均值低于限值，或者準(zhǔn)峰值+均值低于限值即可。但是由于準(zhǔn)峰值的測(cè)試時(shí)間很長(zhǎng)，一般按峰值+均值來(lái)測(cè)試。當(dāng)然一切以測(cè)試計(jì)劃為準(zhǔn)。

仔細(xì)觀察測(cè)試頻段，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)不是連續(xù)的，是一段一段的。為什么呢？大家看一下標(biāo)準(zhǔn)名稱《車輛、船和內(nèi)燃機(jī)-無(wú)線電騷擾特性-用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》，測(cè)試的目的是為了保護(hù)車載接收機(jī)，而手機(jī)，對(duì)講機(jī)，廣播都是有固定的頻段的。所以個(gè)人覺(jué)得有的時(shí)候要求全頻段掃有點(diǎn)浪費(fèi)了。

四、If No，How ？

坦率地講，EMC的輻射發(fā)射一次性通過(guò)好像不太可能，特別是這幾年整車廠標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，而產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜，成本要求往死里降。特別是新能源的電機(jī)控制器，DCDC，這幾年又有什么車載以太網(wǎng)，音頻視頻。有點(diǎn)南。

如果輻射超標(biāo)了，不要著急改，先查查是不是別的原因，3套組合拳送給朋友們，要堅(jiān)定地對(duì)自己的產(chǎn)品要有信心。

1.測(cè)試場(chǎng)地確認(rèn)；2.測(cè)試樣品確認(rèn)；3.測(cè)試工況標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)；

下圖：

五、優(yōu)化Setup

如果這些都沒(méi)有問(wèn)題，那只能整改樣品了？也不對(duì)，其實(shí)還是可以先優(yōu)化setup的，比如說(shuō)負(fù)載，比如說(shuō)線束，比如說(shuō)接地都是大有可為的。如果你選了一個(gè)EMC都沒(méi)過(guò)的負(fù)載可能就會(huì)吃啞巴虧，如果你的線束做的不好，該雙絞的沒(méi)有雙絞，該用屏蔽線的沒(méi)有用屏蔽線都是對(duì)測(cè)試結(jié)果有很大影響的。還有就是接地，可能為了圖快隨便搞了個(gè)銅箔貼了一下，這都不行的。

如果最后定位到是產(chǎn)品的問(wèn)題，整改的第一步是查找干擾源。找干擾源的方法很多，老法師憑經(jīng)驗(yàn)，掐指一算就知道了。輻射發(fā)射整改的第一步是查找干擾源和耦合路徑，否則后面的整改就毫無(wú)頭緒全靠運(yùn)氣。如果不是老法師可以用以下幾種方法：

經(jīng)驗(yàn)法指的是經(jīng)驗(yàn)老道的工程師根據(jù)超標(biāo)的頻段就知道是產(chǎn)品的哪個(gè)模塊導(dǎo)致的。一方面你需要有豐富的EMC經(jīng)驗(yàn)，另一方面你需要對(duì)產(chǎn)品非常熟悉。

如果你EMC經(jīng)驗(yàn)足夠豐富，對(duì)產(chǎn)品不是很熟悉，也可以像老中醫(yī)一樣，采用望聞問(wèn)切的方法找到超標(biāo)的原因。

如果你是一個(gè)新手，既沒(méi)有什么EMC經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品又不熟悉，你也不要絕望，老老實(shí)實(shí)的按圖中的其他方法來(lái)查，你也一樣可以找到問(wèn)題。負(fù)載箱法其實(shí)是一種排除法。通過(guò)關(guān)閉不同的負(fù)載和輸出信號(hào)，使懷疑的模塊不工作來(lái)一個(gè)個(gè)排查，這種方法雖然很土，但只要你有耐心，總能找到干擾源。當(dāng)然這種方法只適合于干擾源是輸入模塊和輸出模塊。如果是晶振，電源Buck這樣的內(nèi)部模塊，該方法不太好用，可以考慮近場(chǎng)探頭法。近場(chǎng)探頭法是指通過(guò)頻譜分析儀的進(jìn)場(chǎng)探頭在被測(cè)產(chǎn)品上一個(gè)區(qū)域一個(gè)區(qū)域的排查。如果對(duì)應(yīng)的頻段近場(chǎng)探頭測(cè)到的干擾比較大，很有可能輻射發(fā)射的超標(biāo)也與之有關(guān)。當(dāng)然這種方法對(duì)于帶外殼的產(chǎn)品需要開(kāi)蓋，具有一定的局限性，但特別適合于控制器等產(chǎn)品?？磮D法和Layout法是需要有一定的EMC經(jīng)驗(yàn)和EMC常識(shí)的，要不你也看不出什么名堂。硬件法和軟件法也是屬于排除法，不需要有多少經(jīng)驗(yàn)，但需要耐得住，沉得住氣。而仿真法對(duì)工程師的要求比較高，需要有一定的仿真積累，要不不知道從何開(kāi)始建模。通過(guò)下面的一些方法，大家肯定就可以找到干擾源和耦合路徑。

1）近場(chǎng)法：黃金搭檔，頻譜分析儀+近場(chǎng)探頭。探頭找找就知道干擾源在哪

2）排除法：關(guān)負(fù)載，關(guān)軟件，斷線，通過(guò)排除找到源頭

3）仿真法：通過(guò)仿真找到源頭

4）還有一招就是根據(jù)測(cè)試頻譜來(lái)判斷，比如鼓包的一般是電源，buck，boost。比如有毛刺的可以根據(jù)頻率來(lái)查。

查到了干擾源那就好辦了，下面就可以動(dòng)刀改了。大的方向就是抑制干擾源，切斷耦合路徑。

六、抑制干擾源一般有下面方法：

1）改變驅(qū)動(dòng)頻率

2）改變驅(qū)動(dòng)電流電壓

3）少用buck boost

4）增大slewrate

七、切斷耦合途徑可以有以下方法：

1）根據(jù)頻段增加濾波，RC濾波，Π型濾波

2）串聯(lián)磁珠，共模電感

3）減小走線回路

4）包地減小串?dāng)_

5）對(duì)于有些干擾大的芯片用屏蔽罩

大的方向就這些，具體的整改措施還需要在仿真或者測(cè)試中試。

八、整改

不同的電路模塊有不同的整改方法，大的思路是濾波屏蔽接地，但是說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單做起來(lái)難。就拿濾波來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)什么樣的濾波器，濾波器放在什么位置都是很有講究的，弄不好適得其反。所以整改的時(shí)候還得注意細(xì)節(jié)。

比如說(shuō)老生常談的電源問(wèn)題，還需要根據(jù)電源的特征來(lái)處理。BUCK電路近幾年用的挺多，其EMI問(wèn)題也是一個(gè)大問(wèn)題。常規(guī)的整改思路如圖。粗暴的辦法是讓芯片廠商改變Buck電路的頻率，但很多情況下供應(yīng)商不愿意改。

當(dāng)然也可以要求芯片廠商采用展頻技術(shù)。如果芯片已經(jīng)沒(méi)有辦法改了，那就只能在應(yīng)用上下文章了。

比如優(yōu)化BUCK電路的外圍Layout，做單獨(dú)的地島，在芯片的臨近層鋪地，外圍的電感用帶屏蔽的。調(diào)整MOSFET的斜率都是很好的方法，并可以解決BUCK的EMI問(wèn)題，只是需要做一些嘗試。對(duì)于高速信號(hào)的電源，整改的思路有不一樣，需要從疊層結(jié)構(gòu)，電源阻抗等方面考慮，而這些優(yōu)化更多的時(shí)候需要結(jié)合仿真來(lái)完成。

輻射發(fā)射整改的方法很多，并且根據(jù)不同的模塊采取的措施也不一樣。無(wú)非就是在干擾源上通過(guò)減少能量，降低干擾的劑量。通過(guò)改變工作頻率，改變斜率來(lái)改變干擾頻段。通過(guò)濾波和改變Layout等方法來(lái)改變耦合路徑。