汽车电子EMC设计仿真测试一体化解决方案

 

 

  随着新能源，车联网和ADAS等技术的发展，汽车电子产品的数量不断增加，在满足安全性和舒适性要求的同时，汽车面临的电磁环境愈加复杂。如何保障功能安全的同时，顺利通过EMC认证测试，并在激烈的市场竞争中取得优势，是大部分汽车厂商关注的问题。

  

  传统的方法，依靠EMC测试与整改来解决电磁兼容问题，存在以下弊端，越来越难以满足产品快速开发的需要；

1. 盲目性；

2. 后期调试测试阶段工作量大，风险大；

3. EMC测试成本高；

 

目前国际主流汽车电子厂商解决汽车电子EMC问题的思路是;从正向设计的角度，借助仿真工具进行EMC特性的预测和分析，设计早期发现问题，直接对硬件设计进行整改，达到缩短开发周期，降低成本，提高产品的可靠性目的。

 

汽车EMC仿真解决方案

 

  汽车中含有各种各样的电子设备：PCB板，电缆线束，天线以及电机之类的低频设备，他们都与电磁兼容密切相关。为了保证各个系统设备正常工作，不受外界干扰并不影响其它设备的工作，就需要对各类EMC问题进行分析。

 

PCB板EMC仿真解决方案。

PCB是电子产品最基本的部件，它承载着系统中的主要芯片,供电网络以及高速互联线等关键部件,因此，为保障整个系统的EMC，需要设计具有良好EMC性能的PCB，其EMC设计优化流程如下图所示。

在Layout之前进行Pre-Layout分析，建立设计的基础和有效约束，优化阻抗不匹配及去耦电容等，利用参数扫描寻求最佳方案等。

SI/PI/EMC规则检查

  使用HyplynxDRC内置规则或自定义规则对PCBLayout进行检查，识别Layout中可能引起SI/PI以及EMC问题的设计，在每个设计阶段不断检查和修正，避免一个较长的设计循环。

SI/PI/EMC仿真分析

对PCB进行SI分析优化PCB上关键器件,信号的布局布线,降低信号的反射和串扰;对电源平面的谐振和去耦电容进行分析，指导去耦电容布局，降低电源的噪声；对PCB上关键部分部分进行EMC分析，识别可能产生的电磁辐射强度，进而及时优化改进，从源头控制有害电磁干扰，并提高抗扰度。

系统及EMC仿真解决方案。

金属外壳作为整个系统的载体，为内部的设备提供一个相对密闭的电磁环境。他的屏蔽效能对控制电磁辐射异常重要；电缆用于传输信号，实现整个系统的供电，通常会存在着一定程度的耦合以及电磁辐射。因此，需要对pcb，电缆线束以及机箱外壳等进行协同仿真，考察整个系统的EMC特性，其EMC设计优化流程如下图所示。

使用CST对PCB,连接电缆以及机箱外壳等进行建模，提取PCB的近场源或关键器件的spice模型，分析金属外壳的屏蔽效能，电缆的电磁辐射以及pcb，电缆与外壳三者之间的综合影响，考察整个系统对外的电磁干扰；并通过外部施加干扰源，考察整个系统的敏感特性；进而根据需要，对超标部分进行优化设计和整改，以提高整个设计的可靠性。

整车级EMC仿真解决方案。

在对整个汽车进行emc分析时需要对影响整车emc特性的因素进行细化，如车载天线，线束，电源等大功率设备，电机，点火线圈以及电子设备的影响，从整车的角度分析电子设备之间的相互干扰以及整车的电磁干扰和电磁敏感度问题。

通过使用HyperLypnx和CST仿真工具，可以实现，从线路pcb，部件，线束，天线的全方位EMC解决方案。

在对整车进行EMC仿真分析时，需要首先明确车内的主要干扰源，传输路径以及易受干扰的设备。综合考虑车内的强干扰系统设备/电机等，连接线束以及车体之间的影响，分析线束之间相互耦合产生的串扰，并将产生的干扰电流作为干扰源，考察对车身的影响；分析天线互耦时车身表面电流以及车内线束上感应的干扰信号，考察整车的EMC特性。

汽车EMC测试验证方案

除了完备的汽车电子EMC仿真方案，还可以通过EMC测试验证方案考察真实工况下产品的EMC特性。EMC测试试验主要分为两个方面：电磁干扰和电池敏感度测试，主要内容如下。

基于正向设计的EMC仿真解决方案，利用虚拟物理原型，实现板级，系统以及整车级的并形设计和EMC问题分析及优化，加上后期完善的EMC测试验证，能够有效的解决板级，系统级到整车级的汽车EMC的问题，节约产品研发成本，缩短开发周期，并提高产品的可靠性。