韬略科技分享汽车T-BOX产品EMC推荐设计方案

时间： 2022-07-06 来源：韬略科技

技术问答

一、道路车辆T-BOX产品EMC测试标准

二、T-BOX产品架构

三、T-BOX 产品EMC问题点解析及解决方案推荐

（一）电源端方案

问题点分析：

车载设备电源部分一直是汽车电子EMC测试中考察重点，也是问题最多的部分，涉及整车测试的所有测试项目；因此前期设计时，电源部分的电路设计和PCB layout要做合理规划。

1.防护

（1）道路车辆零部件瞬时传导抗扰度（ISO7637）是一项有关考察电源防护能力的测试，其中P1、P2a、P2b、P5a、P5b均属于Surge波形，对待测设备本身具有很强的破坏性，其中P5a尤其严重，其产生的瞬时能量可以达到上千瓦。

（2）所以针对电源部分的防护设计重点关注P5a的防护，推荐设计原理图如上图所示,我们可以在设备输入端使用大功率TVS管进行防护。

（3）TVS以及大电容接地端的地，必须足够大，这样才能有效地泄放和滤除噪声。

大功率TVS防护等级推荐表

2.滤波

道路车辆零部件测试中除了Surge&ESD外，其他所有测试项目都和电源部分的设计息息相关，因此电源部分EMC设计就显得尤为重要。

（1）原因分析：

电源部分不管是主动发射还是外部噪声的耦合，其形式都是以共模噪声为主。

（2）整改措施：

采用共模滤波器来抑制共模噪声是目前的主要手段，对于共模滤波器的选型主要考量一下参数：电流、共模插入损耗（满足高频滤波应用）、电压。

车载电压端口共模滤波器必须在30MHz以上有很好的共模抑制能力，因为车载的传导在30-108MHZ出很容易超标，而且辐射测试时3-200MHZ也是最容易超标的频段。

共模滤波器layout注意事项

共模电感下面的地层敷铜导致共模电感两侧出现容性耦合的作用，使共模电感的作用在一定程度上丧失；因此共模电感两端的地一定要做好隔离。

（二）USB端口

1. 防护：USB端口传输速率快，推荐使用结电容在5pF以下硅基TVS，硅基TVS具有寿命长，动作速度快，可靠性高等特点。推荐型号：TEVC25R0V05B1X(VBUS)、TEVC3R0V05B1X(D+、D-)

2. 滤波：此部分使用体积较小的叠层共模滤波器，推荐型号：TF1210A2X900MT阻抗900Ω。

3.T-box的USB通常是T_box与导航部通信端口，所以USB外壳地通常与信号地会做分割，采用电容连接两部分地。

（三）SD card

1. 滤波：SD时钟频率的基频和倍频比较容易超标。所以建议在时钟信号线靠近CPU处预留RC滤波电路，其他信号线串联22R或33R小电阻。

2.防护：推荐使用结电容低于5PF的硅基TVS。选型参考：TEVB3ROVO5B1X。

（四）CAN总线

1. 电路滤波设计要点

（1）L1为共模电感，用于滤除差分线上的共模干扰，推荐物料TLCMI4532-2-282TF；

（2）C1、C2为信号线上的滤波电容，给干扰提供低阻抗的回流路径，容值选取范围为22PF~1000pF，典型值选取100pF；

（3）C3为接口地和数字地之间的跨接电容，典型取值为1000pF，耐压要求达到2KV以上，C3容值可根据测试情况进行调整。

2. 电路防护设计要点

D1、D2为瞬态抑制二极管，典型选值要求反向关断电压3.5V以上；因为TVS只是用来静电防护，TVS的功率不作要求。TVS管的结电容对信号传输有一定的影响，CAN接口推荐使用结电容小于100pF的TVS管。推荐物料：TEVD12R0V24B1X。

（1）接口电路设计备注：

如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连；

如果设备为非金属外壳，那么接口地PGND与单板地GND直接电气连接。

（2）时钟信号部分：

时钟作为高频信号源头，在汽车电子空间辐射测试时会产生许多高频窄带骚扰，采取屏蔽滤波等常规手段很难达到理想的效果。所以建议在主控的晶振处增加展频IC，对时钟信号进行处理。

展频原理：通过对尖峰时钟进行调制处理，使其从一个窄带时钟变为一个具有边带谐波的频谱，将尖峰能量分散到展频区域的多个频率段，从而达到降低尖峰能量，抑制EMI的效果。

展频前后效果对比

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