實(shí)例分析-汽車內(nèi)電磁環(huán)境的建模分類

1、.：.；實(shí)例分析-汽車內(nèi)電磁環(huán)境的建模分類汽車電子化的進(jìn)展迅速，曾經(jīng)進(jìn)入了運(yùn)用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)高端功能的時代。與此同時，在設(shè)計(jì)階段便思索電磁環(huán)境的做法也愈發(fā)重要。汽車整體和開發(fā)的全部工序都需求在充分認(rèn)識到EMCElectro-magnetic Compatibility的體系中實(shí)施。也就是說，“EMC設(shè)計(jì)框架曾經(jīng)是不可或缺的機(jī)制。 這一機(jī)制包括了設(shè)計(jì)技術(shù)、EMC對策、系統(tǒng)開發(fā)、交流等產(chǎn)品化所需求的技術(shù)和體制。假設(shè)可以按照消費(fèi)一線的實(shí)踐情況對這些進(jìn)展恰當(dāng)?shù)恼恚敲淳涂梢造`敏應(yīng)對人們對于汽車的需求變化。 在這里，筆者將以汽車導(dǎo)航系統(tǒng)車載導(dǎo)航儀設(shè)計(jì)一線的閱歷為根據(jù)，從汽車部件廠商的角度出發(fā)，引見對車載

2、設(shè)備EMC的思索方法、以及設(shè)計(jì)流程的一部分。 電磁輻射強(qiáng)度隨著車載導(dǎo)航儀的高性能而增大 首先引見車載導(dǎo)航儀的多功能化和高速化。眾所周知，車載導(dǎo)航儀的出發(fā)點(diǎn)是導(dǎo)航，然后才是經(jīng)過DSRCDedicated Short Range Communications 、電視、挪動網(wǎng)絡(luò)等通訊手段與車外相銜接。如今，車載導(dǎo)航儀已不再是單純的指路工具，而是開展成為了可以借助各類供應(yīng)商進(jìn)展多種內(nèi)容交換的雙向交流安裝。為了向駕駛員提供平安、放心、便利、溫馨的駕駛環(huán)境，車載導(dǎo)航儀正在向結(jié)合人與機(jī)械這里指汽車的HMIHuman Machine Interface中心轉(zhuǎn)變圖1。 圖1：汽車多媒體全球?qū)Ш絻x從“指路安裝轉(zhuǎn)變

3、成了向駕駛員提供“貼心效力和“愉悅心境的“HMI中心。(點(diǎn)擊放大)今后，車載導(dǎo)航儀的多媒體化還將繼續(xù)開展，在兼顧前面提到的“平安放心、“便利溫馨這兩個主軸的同時，不斷添加功能圖2。因此，與EMC相關(guān)的技術(shù)也將愈發(fā)重要。比如，當(dāng)車載導(dǎo)航儀可以與車輛內(nèi)各個儀器聯(lián)動，協(xié)助防止沖撞時，車載導(dǎo)航儀本身作為傳感器，就需求較高的可靠性。這時，抗擾度對于電磁噪聲的耐受性就會成為課題。而且，隨著車內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的拓展，防止與外部儀器之間相互關(guān)擾的EMC技術(shù)也愈發(fā)重要。在聲音識別和停車輔助等車載導(dǎo)航儀本身的多功能化，以及音視頻文娛功能的一體化進(jìn)程中，思索電磁噪聲的發(fā)射問題是不可逃避的課題。 圖2：車載導(dǎo)航儀的多媒體化在

4、兼顧“貼心效力和“愉悅心境的同時添加功能。EMC成為重要課題。CPU和內(nèi)存的輻射增大 在這里，讓我們來回想一下車載導(dǎo)航儀的開展歷史。1987年作為電子地圖顯示安裝問世的車載導(dǎo)航儀，首先于1990年實(shí)現(xiàn)了搜索前往目的地途徑和指路的功能，然后，到1995年左右，指路實(shí)現(xiàn)了語音化。接著，進(jìn)入2000年以后，與各種網(wǎng)絡(luò)效力聯(lián)動的多媒體化得到了開展。 為了實(shí)現(xiàn)上述提高，車載導(dǎo)航儀的性能得到了穩(wěn)步提高。以途徑搜索時間為例，2007年與1990年相比，時間縮短到了1/10以下。位置誤差精度實(shí)現(xiàn)了1/6以下的高精度化圖3。 圖3：性能的變化圖在從導(dǎo)航儀向語音導(dǎo)航儀、多媒體型導(dǎo)航儀轉(zhuǎn)變的過程中實(shí)現(xiàn)了大幅度的高速

5、化高精度化。其原動力毋庸置疑是CPU的提高即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大規(guī)?；蜁r鐘的高速化。車載導(dǎo)航儀的CPU時鐘和內(nèi)存總線時鐘頻率近來得到了快速提高圖4。CPU時鐘頻率正在逼近上限，今后，提高性能能夠要依賴在一個LSI內(nèi)配置多個CPU的多CPU化進(jìn)程。而另一方面，DRAM的內(nèi)存總線還在以不添加位寬的前提下提高性能，因此，時鐘頻率的上升勢不可擋。 圖4：車載導(dǎo)航儀用CPU/DRAM的高速化趨勢輻射能的預(yù)測趨于重要。芯片面積和時鐘頻率的添加容易導(dǎo)致輻射電磁噪聲增大。因此，對這些輻射源的輻射進(jìn)展預(yù)測管理睬逐漸成為重要環(huán)節(jié)。對于車載導(dǎo)航儀的中心Navi-Core，如圖5a所示，CPU和總線是主要輻射源。由閱歷可

6、知，直接于CPU的輻射能目的Pc與任務(wù)電壓的平方、任務(wù)頻率、芯片面積分別成正比，這些數(shù)值的積被作為“輻射能目的運(yùn)用到了預(yù)測管理圖5b注1之中。內(nèi)存總線的輻射能目的Pm也同樣與任務(wù)電壓的平方、任務(wù)頻率、內(nèi)存總線位寬的積成正比。 注1CPU的電磁噪聲主要有以下兩個發(fā)生源：1時鐘線和信號線的輻射，2驅(qū)動電路直通電流的輻射。筆者以為2占主要位置。驅(qū)動電路普通由兩個晶體管的圖騰柱構(gòu)造組成，在時鐘的邊緣部分存在電流貫穿上下晶體管的時辰。該直通電流的輻射是過流進(jìn)入無限接近于0的阻抗時產(chǎn)生的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1中充放電電流流經(jīng)時鐘線和信號線布線時的輻射。因此可以以為，輻射同樣為2較大。 HYPERLINK china

7、.nikkeibp/bpimages/show/images/image2021/05/15/090515kei5.html t _blank 圖5：車載導(dǎo)航儀的CPU/內(nèi)存總線輻射能把這些輻射能目的的變化繪制成圖表可以得到類似于圖5c的增長曲線。該目的為20以下時無需特殊對策，70以下時需求從設(shè)計(jì)階段開場實(shí)施對策，假設(shè)超越70，憑仗現(xiàn)有的知識那么很難找出對策。因此，2021年之后的對策技術(shù)開發(fā)將更加重要。 如上所述，隨著電子電路輻射能的增大，從設(shè)計(jì)階段開場研討EMC曾經(jīng)成為了不可或缺的步驟。 車輛的電磁環(huán)境整理為3級圖6給出的樹形圖對于了解EMC的整體構(gòu)造很有協(xié)助 ，本公司的內(nèi)部培訓(xùn)也經(jīng)常運(yùn)

8、用。這是按照發(fā)射/抗擾度、傳導(dǎo)/輻射的組合，把EMC分成四個大類進(jìn)展整理的方法。其中，在設(shè)計(jì)階段的EMC研討和丈量精度方面，尤其需求留意的是電場的輻射。 圖6：EMC的分類樹在設(shè)計(jì)階段研討EMC時需求特別留意電場輻射噪聲。(點(diǎn)擊圖片放大)EMC有國際規(guī)范，與發(fā)射相關(guān)的CISPRComite International Special des Perturbations Radioelectriques、與抗擾度相關(guān)的ISOInternational Organization for Standardization等都被制定成了規(guī)范。此外，各國和地域也經(jīng)過法律對發(fā)射和抗擾度進(jìn)展了規(guī)制。 而且，汽

9、車廠商為了使汽車產(chǎn)品可以上市，還會沿襲CISPR和ISO的思索方法，自行制定一些部分更加嚴(yán)厲的規(guī)范。各汽車廠商制定的發(fā)射規(guī)范與CISPR25用于維護(hù)車載接納器的干擾波限值及丈量法相比，有時GPS頻帶和通訊頻帶的發(fā)射限值規(guī)定會偏低，對于部件廠商而言要求非常嚴(yán)厲。 輻射抗擾度的規(guī)范同樣如此，某些汽車廠商甚至提出了在雷達(dá)頻帶下抗擾度為600V/m的苛刻要求。與ISO11452車載儀器的抗擾度實(shí)驗(yàn)規(guī)范在特定頻率下的期望值為200V/m相比，需求耐受3倍的數(shù)值，所以汽車廠商要求的目的更為苛刻。 如上所述，進(jìn)展設(shè)計(jì)需求從發(fā)射和抗擾度兩個方面出發(fā)，在遵守EMC相關(guān)法令和汽車廠商所要求的目的的同時，使終端用戶感到稱心。對于設(shè)計(jì)技術(shù)人員而言，重要的是將EMC設(shè)計(jì)視為產(chǎn)品的根本功能之一。 但是，電子儀器的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境正在車內(nèi)外不斷拓展。車外有借助手機(jī)等的廣域通訊網(wǎng)、借助無線LAN的狹域無線系統(tǒng)。車內(nèi)那么遍及信息系