汽車電子硬件設(shè)計(jì)精編版

《汽車電子硬件設(shè)計(jì)》-詳細(xì)目錄發(fā)布時(shí)間：2011-05-2922:58:53我把目錄給整理了一下，并且把一部分以圖形的方式畫了出來(lái)，全部畫出來(lái)以后可以通過(guò)圖形化的方式把內(nèi)容給聯(lián)系起來(lái)，這樣對(duì)我也是一種直觀的整理方式。對(duì)《汽車電子硬件設(shè)計(jì)》的建議第0章汽車電子和產(chǎn)業(yè)概覽汽車電子企業(yè)和汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈汽車電子企業(yè)的變化我國(guó)的汽車電子產(chǎn)業(yè)汽車區(qū)域分夷高溫貯律晝運(yùn)行島度棉透外禿防護(hù)化學(xué)貧尊EMC箝求EMC隼求ISQ7637豚沖1跋沖&腺?zèng)_2b傳導(dǎo)干擾豚沖*脈沖3b豚沖汽車區(qū)域分夷高溫貯律晝運(yùn)行島度棉透外禿防護(hù)化學(xué)貧尊EMC箝求EMC隼求ISQ7637豚沖1跋沖&腺?zèng)_2b傳導(dǎo)干擾豚沖*脈沖3b豚沖4歌沖切聘沖5bS*電間接放電敏電電壓表第1章汽車電子環(huán)境1.1氣候與化學(xué)環(huán)境基本溫度實(shí)驗(yàn)、模塊的外殼防護(hù)等級(jí)、濕熱試驗(yàn)、化學(xué)環(huán)境和鹽霧1.2機(jī)械負(fù)荷振動(dòng)、沖擊和跌落第1章汽車電子環(huán)境溫度區(qū)域劃分等皺?基本溫度實(shí)驗(yàn)水位塵氣候條■件\--??氣候載荷

1.3電氣負(fù)荷過(guò)電壓與反電壓、開路與短路、地偏移和供電的非理想情況1.4電磁兼容電源傳導(dǎo)干擾、靜電第2章汽車電子流程化汽車保修期質(zhì)量體系TS169&9APQPPPAPFMEAMSASPC樣品第2章汽車電子開發(fā)流程2.1質(zhì)量體系TS16949、八項(xiàng)基本原則

2.2電子產(chǎn)品的開發(fā)流程模塊的開發(fā)流程、V型過(guò)程、職責(zé)劃分、團(tuán)隊(duì)構(gòu)建、Review方法、文件系統(tǒng)、流程化的思考提供數(shù)抿最壞情況分析數(shù)字電路模蜓路?一一節(jié)點(diǎn)電壓法I網(wǎng)亂電流法分析內(nèi)容推薦電路分析法-■-H7些木虧法極值法軟件工具，MATHCADDFMEA第3章汽車電子硬件設(shè)計(jì)方法3.1可靠性預(yù)測(cè)元器件失效率計(jì)算、失效分布、使用的修正和降額設(shè)計(jì)3.2最壞情況分析基本介紹、極值分析法、均方根分析、蒙特卡羅分析、PSPICE3.3DFMEA故障解決方法、DFMEA的基本內(nèi)容3.4故障樹分析基本介紹、實(shí)際應(yīng)用3.5潛在路徑分析熔絲盒問(wèn)題、潛在電路的分析3.6熱分析1.3電氣負(fù)荷過(guò)電壓與反電壓、開路與短路、地偏移和供電的非理想情況1.4電磁兼容電源傳導(dǎo)干擾、靜電第2章汽車電子流程化汽車保修期質(zhì)量體系TS169&9APQPPPAPFMEAMSASPC樣品提供數(shù)抿最壞情況分析數(shù)字電路模蜓路?一一節(jié)點(diǎn)電壓法I網(wǎng)亂電流法分析內(nèi)容推薦電路分析法-■-H7些木虧法極值法軟件工具，MATHCADDFMEA元件要求電阻電容二極管三極管選值要求元件要求電阻電容二極管三極管'薄膜B厚膜熱分析抗浪涌能力封裝問(wèn)題最壞精度飽和條件注意事項(xiàng)WW飽和條件注意事項(xiàng)器件設(shè)計(jì)檢查清單1剪件應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)最壞精度其他參數(shù)?第4章元器件注意事項(xiàng)4.1對(duì)于元器件的規(guī)范要求ROHS、氧化和濕敏4.1電阻選值、元件工藝、最壞精度、散熱分析、防浪涌能力、大封裝問(wèn)題4.2電容數(shù)字電路的噪聲、旁路電容和去耦電容、MLCC電容、鋁電解電容、鉭電容、容值偏差4.3二極管特性和參數(shù)、穩(wěn)壓管的使用、細(xì)致的功耗計(jì)算4.4三極管飽和的條件、注意事項(xiàng)

4.5功率MOSFET管開啟關(guān)閉特性、直接耦合驅(qū)動(dòng)電路模塊的設(shè)計(jì)舉例低壓電源設(shè)計(jì)輸入接口輸出」開關(guān)概述I。口處理低有效

高有?效

數(shù)字電路接口時(shí)鐘考慮繼電苜模擬輸入連接器的選用I?？驁D的使用三章內(nèi)容聯(lián)系模塊的設(shè)計(jì)舉例低壓電源設(shè)計(jì)輸入接口輸出」開關(guān)概述I。口處理低有效

高有?效

數(shù)字電路接口時(shí)鐘考慮繼電苜模擬輸入連接器的選用I。框圖的使用三章內(nèi)容聯(lián)系反接保護(hù)二極管PMOS■NMOSLDO設(shè)計(jì)瞬態(tài)抑制低壓電源設(shè)計(jì)電壓監(jiān)測(cè)電壓詛滯門限狀態(tài)條件設(shè)一置硬件電路的

過(guò)壓保護(hù)

欠壓保護(hù)反接保護(hù)二極管PMOS■NMOSLDO設(shè)計(jì)瞬態(tài)抑制低壓電源設(shè)計(jì)電壓監(jiān)測(cè)電壓詛滯門限狀態(tài)條件設(shè)一置硬件電路的

過(guò)壓保護(hù)

欠壓保護(hù)Bulk電容硬件解決三靜態(tài)電流暗電演管理策略穩(wěn)壓原理暗電演管理策略電壓穩(wěn)定性第5章汽車電子低壓電源設(shè)計(jì)5.1電源反接保護(hù)二極管電路、PMOS管電路、NMOS管電路、繼電器、開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)5.2瞬態(tài)抑制靜電電容、TVS管的使用、MOV的使用5.3電壓監(jiān)測(cè)遲滯門限和狀態(tài)圖、過(guò)壓與欠壓電路、Bulk電容5.4低壓降穩(wěn)壓器穩(wěn)壓原理、LDO的熱分析、電容ESR引起的震蕩

5.5靜態(tài)電流的管理靜態(tài)電流的限制、靜態(tài)電流控制策略輸入輸出的規(guī)范化整理連接器的參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的選擇流程（工藝工程師、機(jī)構(gòu)工程師、硬件工程師）引腳順序問(wèn)題U）輸入口開關(guān)線束開關(guān)分類數(shù)字接口電路輸設(shè)輸出電路的

功能框圖&規(guī)范框圖輸入輸出的規(guī)范化整理連接器的參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的選擇流程（工藝工程師、機(jī)構(gòu)工程師、硬件工程師）引腳順序問(wèn)題U）輸入口開關(guān)線束開關(guān)分類數(shù)字接口電路輸設(shè)輸出電路的

功能框圖&規(guī)范框圖智能功率開美硬短路■軟短路電流保護(hù)保護(hù)策略感性負(fù)載保護(hù)鉗位能量驗(yàn)證反接保護(hù)；電阻、二極管、二極管并電阻、繼電器第6章汽車電子輸入與輸出接口6.1輸入輸出的規(guī)范化整理連接器的選型考慮、I/O功能框圖6.2開關(guān)輸入設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求開關(guān)和線束、輸入開關(guān)狀態(tài)分析6.3低電平和高電平有效電路接口設(shè)計(jì)約束、電路的正向設(shè)計(jì)、從外部到內(nèi)部的驗(yàn)證、從內(nèi)部到外部的驗(yàn)證、實(shí)際微調(diào)6.4模擬輸入接口組合開關(guān)的電路、電流轉(zhuǎn)換電路

6.5智能功率器件開關(guān)的功耗分析、感性負(fù)載保護(hù)、反接保護(hù)、故障診斷電路與波形、模擬診斷的計(jì)算6.6繼電器應(yīng)用繼電器參數(shù)分析、繼電器的各種電壓、浪涌電壓的抑制、觸點(diǎn)保護(hù)典型應(yīng)用和分析時(shí)鐘復(fù)位智能功率開美硬短路■軟短路電流保護(hù)保護(hù)策略感性負(fù)載保護(hù)鉗位能量驗(yàn)證反接保護(hù)；電阻、二極管、二極管并電阻、繼電器典型應(yīng)用和分析時(shí)鐘復(fù)位MCU功耗分析胃冒MCU功耗分析胃冒熱分析AD口精度分析電壓范圍]濾波電容■鉗愆設(shè)計(jì)AD口使用注意事項(xiàng)處理未使用引腳第7章主控單元與模塊設(shè)計(jì)7.1單片機(jī)的輸入輸出口IO驅(qū)動(dòng)能力、MCU功耗分析、AD轉(zhuǎn)化誤差、內(nèi)置AD的使用、未使用的引腳7.2單片機(jī)的時(shí)鐘與復(fù)位復(fù)位詳解、時(shí)鐘選擇、高速CAN的時(shí)鐘精度第8章電子制圖設(shè)計(jì)8.1原理圖設(shè)計(jì)原理圖繪制要點(diǎn)、BOM的整理和規(guī)范8.2地線策略地線策略設(shè)計(jì)目標(biāo)、地線間的連接處理8.3印刷電路板的設(shè)計(jì)布局規(guī)則、走線的規(guī)則8.4DFM設(shè)計(jì)可制造性的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、可測(cè)試性設(shè)計(jì)8.5印刷電路板的加工過(guò)程和工藝第9章汽車電子工程師的成長(zhǎng)與雜談9.1汽車電子硬件工程師的成長(zhǎng)9.2認(rèn)識(shí)汽車產(chǎn)品質(zhì)量的重要性9.3硬件工作內(nèi)容和重心的轉(zhuǎn)變9.4在組織中學(xué)習(xí)和規(guī)范化改進(jìn)9.5汽車電子領(lǐng)域工程師的工作機(jī)會(huì)和發(fā)展機(jī)遇9.6給畢業(yè)生和在校學(xué)生的幾條建議《汽車電子硬件設(shè)計(jì)》-硬件設(shè)計(jì)方法發(fā)布時(shí)間：2011-05-2922:56:56其實(shí)從一個(gè)角度而言，整本書都可以不要，但是這個(gè)章節(jié)確實(shí)需要讓每一位在汽車電子領(lǐng)域從事硬件設(shè)計(jì)的工程師去重視。一個(gè)普遍意義上的問(wèn)題是，當(dāng)我們了解完需求，把內(nèi)動(dòng)定義好，從電路圖設(shè)計(jì)開始到電路圖繪制完成，有什么樣的一個(gè)形式來(lái)說(shuō)明這個(gè)設(shè)計(jì)是可靠的呢？這個(gè)問(wèn)題的提出是在于，如何能夠說(shuō)服自己和說(shuō)服整個(gè)團(tuán)隊(duì)，電路的設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)精心考慮的，能夠在前期的考慮中，就完全考慮了后面可能出現(xiàn)的問(wèn)題，包括需要通過(guò)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)、調(diào)試中可能出現(xiàn)的問(wèn)題、裝車過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和未來(lái)潛在的設(shè)計(jì)更改。重新設(shè)計(jì)?在以上的示意圖中，大概歸納出了失效率&壽命估計(jì)、故障&原因分析、極端條件下的最壞情況的分析、潛在電路和潛在的模式分析和穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的熱狀態(tài)分析這些內(nèi)容，作為一個(gè)模塊的強(qiáng)壯性的依據(jù)，換句話來(lái)說(shuō)，也就是設(shè)計(jì)的靠譜程度。這與在各個(gè)方面應(yīng)用較多的強(qiáng)壯性設(shè)計(jì)方法，并沒(méi)有沖突，本質(zhì)上這塊內(nèi)容可以統(tǒng)統(tǒng)劃分到容差分析里頭，作為校核電路的內(nèi)部指標(biāo)（模塊內(nèi)生性的一些參數(shù)）和外部指標(biāo)（根據(jù)系統(tǒng)要求的基本輸出參數(shù)）。環(huán)境條件IEMC約束I質(zhì)量要求聰、氛、小氛、、舄弘、模塊需求■書面明確定義的部n特別注意標(biāo)準(zhǔn)系列.」模塊潛在的內(nèi)部指標(biāo)部分功能分析內(nèi)部參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化總體設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)容差設(shè)內(nèi)部參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化在汽車中，有著太多的零件，而電子模塊往往起著控制的作用，要是它趴下了，一個(gè)較小的子系統(tǒng)也就趴下了。以車身控制器為例，車門、車窗、雨刮、車燈和門禁系統(tǒng)，哪個(gè)功能失效了，消費(fèi)者可是要求索賠的，車商還得Cover經(jīng)銷商的問(wèn)題，一旦累計(jì)到某個(gè)程度，還必須召回這些車輛。所以在要求電子模塊里頭，質(zhì)量問(wèn)題也就成了最基本的要求，設(shè)計(jì)使用時(shí)間和整個(gè)模塊的故障率都是要求較高的，畢竟沒(méi)人要求一個(gè)MP3或者電風(fēng)扇使用15年。以下為目錄，我將努力在每個(gè)小節(jié)的地方寫清楚為什么？和之間的相互聯(lián)系，作為每章理清思路的開始。在補(bǔ)充以后，有不明白的地方可以提出來(lái)。第3章汽車電子硬件設(shè)計(jì)方法3.1模塊的可靠性預(yù)測(cè)如前面所說(shuō)的那樣，模塊的無(wú)故障使用時(shí)間是需要工程師進(jìn)行評(píng)估的。這是從元件的失效率開始計(jì)算模塊的子功能系統(tǒng)的失效率，最后大致得出整個(gè)模塊的失效率，這個(gè)指標(biāo)是需要進(jìn)行控制的。對(duì)于元件失效來(lái)說(shuō)，是需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出來(lái)的，由于汽車電子的特殊性，它并不具備自己失效數(shù)據(jù)庫(kù)（汽車OEM負(fù)責(zé)調(diào)查汽車質(zhì)量，控制模塊僅僅作為一部分，很難單獨(dú)進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)）。不像做軍工的可以參考MIL-HDBK-217F2,做通信的可以參考TelcordiaIssue或者HRD5。這項(xiàng)工作需要較多的時(shí)間，采取可靠性軟件已經(jīng)把完成簡(jiǎn)化；在自己需要親手做的情況下，可以選擇元件計(jì)數(shù)法或應(yīng)力分析法，前者適用于缺乏足夠的時(shí)間下得出簡(jiǎn)要結(jié)果，后者是設(shè)計(jì)到了需要確認(rèn)的階段清晰化的結(jié)果。3.1.1MIL-HDBK-217F美國(guó)的軍標(biāo)是一份久經(jīng)考驗(yàn)的材料，由于其統(tǒng)計(jì)的樣本較早，IC企業(yè)的工藝和可靠性都有著飛速的提升，以它的數(shù)值來(lái)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果是很悲觀并且不太切合實(shí)際。因此往往根據(jù)這份材料來(lái)做一個(gè)相對(duì)結(jié)果，然后根據(jù)企業(yè)自身的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。仔細(xì)看這份材料，里頭有著我們使用的所有元件的失效率計(jì)算公式，也給出了各個(gè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值，可以根據(jù)這些材料手頭算算。3.1.2元件的失效分布單個(gè)元件的損壞，往往會(huì)形成不同的結(jié)果，這樣的不同表現(xiàn)形式的失效也會(huì)對(duì)模塊產(chǎn)生不同的影響。而我們?cè)诜治鲞@些結(jié)果的時(shí)候，也可以得到這種結(jié)果是依照一定的概率進(jìn)行分布的。217F并不給出失效的分布，338B則給出了完整的失效分布。3.1.3分布的簡(jiǎn)化事實(shí)上，338B給出了太多的失效模式，這使得我們的故障原因和錯(cuò)誤樹分析會(huì)非常復(fù)雜，而且我們比較關(guān)心一些關(guān)鍵性的失效模式，這樣我們就需要對(duì)某些分布進(jìn)行合并和簡(jiǎn)化。這個(gè)事情是需要公司進(jìn)行積累的，比較簡(jiǎn)單的方法是找元器件的提供商給出其分析的數(shù)據(jù)，往往可以較為簡(jiǎn)單的達(dá)到目的。3.1.4降額設(shè)計(jì)元件的失效率是直接與其各種載荷直接相關(guān)的，也就是其標(biāo)稱的值，需要采取一定的降額使用才能達(dá)到一個(gè)較為理想的結(jié)果。而在算完一遍失效率以后，再去調(diào)整每個(gè)元件的額度是較為痛苦的，因此這里可以參考GJBZ3593進(jìn)行一個(gè)前置的處理。然后根據(jù)前面的失效率檢查，確認(rèn)結(jié)果才進(jìn)行調(diào)整，后續(xù)的工作會(huì)做得有效些。3.2最壞情況分析PS：做這項(xiàng)工作時(shí)間最久，也最有感情。元件的失效往往不一定在穩(wěn)定的狀態(tài)下，有時(shí)候是在惡劣的環(huán)境下，各種載荷和條件集中在一起的時(shí)候，使得模塊突然超過(guò)了其容忍程度。因此估計(jì)在各種最壞條件下，模塊中的電路的各種參數(shù)和特性是非常有必要的。這里需要保證，模塊的各個(gè)主要功能符合規(guī)定的范圍，實(shí)際狀態(tài)達(dá)不到損壞的范圍，因此熱狀態(tài)的分析往往是最壞情況分析的一個(gè)主要研究對(duì)象，這部分內(nèi)容與熱分析有著一定的重疊和交叉。我們要分析的誤差，大概可分為初始偏差、汽車環(huán)境變化引起的偏差和退化效應(yīng)引起的部分。對(duì)于數(shù)字電路和模擬電路分別有著需要關(guān)注的內(nèi)容，方法一般有三種，極值法、均方根法和蒙特卡洛。3.2.1整合復(fù)雜的情況最基礎(chǔ)的情況，是需要把每個(gè)元件建立起基礎(chǔ)的參數(shù)文檔。一個(gè)最為簡(jiǎn)單的例子，是將電阻的精度，在各種條件下的最壞值給計(jì)算出來(lái)，我們看到的精度是正常狀態(tài)下的。另外一個(gè)重要的事情，是得把電路分析的方法找回來(lái)，由于計(jì)算過(guò)程中需要引入大量的模型，構(gòu)成的回路較多?？赡苄枰诠?jié)點(diǎn)電壓法和網(wǎng)孔電流法的支持下，使用矩陣進(jìn)行運(yùn)算。3.2.2極值分析法相對(duì)而言，這是最悲觀和最簡(jiǎn)單的方法，將所有的輸入?yún)?shù)分為上限和下限，就可以得到整個(gè)電路的上限和下限。至于如何選擇，則可以用靈敏度和求導(dǎo)方法求取上下限參數(shù)組合。3.2.3均方根分析相對(duì)樂(lè)觀一點(diǎn)，也把某些壞的情況忽略了，將所有的參數(shù)的方差整理出來(lái)，得出系統(tǒng)的方差，然后選擇覆蓋模塊的概率范圍。3.2.4蒙特卡羅分析采用隨機(jī)抽樣的方法是較為簡(jiǎn)單的，不停的在一個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)數(shù)代入，得出系統(tǒng)的分布的柱狀圖，能夠精確的知道模塊在大量應(yīng)用的實(shí)際情況。這是必不可少的步驟，在計(jì)算中需要一些技巧，我做了一個(gè)例子。3.2.5PSPICE的應(yīng)用用軟件的方法當(dāng)然是簡(jiǎn)單的，但是模型建立也需要費(fèi)時(shí)間，一般作為某些電路分析的必要內(nèi)容。我其實(shí)推薦大家使用Mathcad，可以做得更為精確，特別是熬過(guò)初始的建立的那個(gè)階段。3.3FMEA失效模式的影響分析在一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)中，如果不能從減少潛在故障的角度去考慮問(wèn)題，將可能收獲諸多的問(wèn)題。在國(guó)際汽車質(zhì)量要求越來(lái)越苛刻的條件下，汽車電子模塊中進(jìn)行失效模式的分析是非常有必要的。由于這塊內(nèi)容需要更多經(jīng)驗(yàn)，我曾經(jīng)做過(guò)的東西好像實(shí)在是有些差距，這里只是給出了一些基本的參考材料。3.3.1找問(wèn)題這里要說(shuō)的，是我當(dāng)初在涉及尋找故障中采取的一些標(biāo)準(zhǔn)化方法。當(dāng)初的某個(gè)車在路試的時(shí)候，轉(zhuǎn)向燈的驅(qū)動(dòng)電路燒毀，光是尋找這個(gè)原因就花費(fèi)了大量的時(shí)間，最后找到的原因是門鎖驅(qū)動(dòng)抑制感性沒(méi)做好。按照當(dāng)初的看法，如果有一份完整的DFMEA，長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)頭緒調(diào)查和排查型實(shí)驗(yàn)毫無(wú)價(jià)值。3.3.2實(shí)際內(nèi)容這部分整理了一些基礎(chǔ)的內(nèi)容，由于沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)，只能盡力寫些基礎(chǔ)的材料，篇幅不大。3.4故障樹分析故障樹在某些故障的分析過(guò)程中，是一種非常好用的工具，在分析某些重大的故障和問(wèn)題的時(shí)候，相對(duì)給力。3.4.1樹形結(jié)構(gòu)篇幅不大，主要介紹一些基礎(chǔ)的東西。3.4.2實(shí)現(xiàn)操作的方法定性和定量的方法里頭，定量的需要建立一個(gè)事件的數(shù)據(jù)庫(kù)，這里花了一些篇幅介紹一塊免費(fèi)軟件的操作。3.5潛在路徑分析汽車電氣里頭有著熔絲盒，在某些地方可能熔斷的情況下，或者因?yàn)檫\(yùn)輸需要取下某些熔絲的時(shí)候，為了不讓不同的輸入之間產(chǎn)生“潛入”，這項(xiàng)工作是非常必要的。3.5.1“熔絲”問(wèn)題當(dāng)某些模塊存在上拉的負(fù)載，而本身電源熔絲取下的時(shí)候，是重點(diǎn)分析的對(duì)象。3.5.2意想不到的潛在電路這里指電源內(nèi)部不同電源（12V和5V或者其他電壓軌），為了保護(hù)