【应用】鸿富诚H200A15导热吸波材料帮助解决因功放芯片散热不充分导致的汽车音响娱乐系统声音失真问题
笔者设计的一款汽车电子产品（音响娱乐系统）在做大电流注入（Bulk Current Injection，以下简称BCI）时发现在72MHz至88MHz输出声音质量会不满足要求（SINAD低于20dB），经分析，是因为产品内的功放芯片受到了干扰，导致输出声音失真。由于功放芯片有散热需求，在产品结构设计时又无法将功放散热片良好接触外壳，而是通过1mm厚度的导热硅胶与金属外壳接触，进一步测试发现，将功放芯片直接接触金属外壳后失效现象消失，但功放芯片不能直接接触外壳，因为两边都是硬的，接触不充分，会导致散热问题，最后采用了导热吸波材料后完美解决了此矛盾，以下为详细的案例分享。
BCI是用来衡量各汽车电子产品抵御耦合到线束上的射频干扰信号的能力，是汽车电子产品常用的一种抗干扰型式试验方法。图1是被测品做BCI测试时的等效模型，可以看出在BCI测试时会有共模干扰电流流经被测品。
图1 BCI测试等效模型
BCI测试的频率范围一般是100kHz至400MHz，分为差模BCI（DBCI，）和共模BCI（CBCI），笔者产品在做CBCI测试时发现在150mm位置72MHz至88MHz出现输出SINAD低于26dB，如下图2所示。
图2 输出音频SINAD失效图
究其原因，如图3示意图分析，BCI共模电容通过功放输出线耦合进功放后，由于图3红虚线圈内功放与机壳存在导热垫造成的间隙，导致此处的阻抗变高，从而形成共模压差，导致功放工作地与系统地存在压差，从而使得功放受到明显干扰。
图3 功放芯片受干扰模型
在将功放与机壳良好接触后，上图红虚线内阻抗迅速下降，BCI共模电流就无法在功放处累积形成共模电压，所以功放可以正常工作。
如何解决散热与EMC的矛盾呢？好在朋友推荐了鸿富诚的导热吸波材料。笔者根据导热吸波材料的吸波频段、导热系数、尺寸、压缩比、磁导率和使用温度等。选择了鸿富诚H200A15型号的导热吸波材料贴在功放芯片上，如下图4红圈所示。
图4 导热吸波材料使用图示
H200A15具有良好的电磁波吸收能力，另外，其高强度粘性能够保证通过车载产品严酷的震动测试。使用了导热吸波材料后，在测试BCI时，图3红圈内高频阻抗迅速降低，没有在功放与机壳间形成共模压差，保证了功放正常工作。下图5是使用了导热吸波材料后的测试结果。
图5 输出音频SINAD满足要求
虽然受干扰频段是72到88M，而H200A15的频段是100-18G MHz，但是吸波材料有限频段一般从50M开始，频段范围内的衰减较多，频段范围外的衰减值低于了厂家设定的一个值。而且H200A15应用后的测试也验证通过，产品同样能达到预期效果，保证设计符合需求目标
导热吸波材料顾名思义，即融合了导热材料和吸波材料的特点，同时具有热对策与电磁波对策双重功能集一身的柔性导热吸波材料,可以在有限的空间与时间内解决问题。这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，能达到消除电磁干扰的目的。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。
鸿富诚是一家专注于EMI屏蔽材料、热界面材料、吸波材及超薄均温板等创新材料的研发、制造与销售一体化的国家高新技术企业。其产品种类齐全，为电子产品的EMC和导热设计提供了多种解决方案。
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