前言

自動駕駛汽車和ADAS系統的發展推動汽車行業走向更復雜的EMC設計和要求更高的測試場景。對于需要既可靠的功能又不影響安全性和通信基礎設施的汽車電子設備來說，車輛設計變得越來越復雜。汽車系統中電子產品的增加不僅預示著ECU的控制系統發生了根本變化，而且車輛的通信信息、安全和移動娛樂系統也發生了根本變化。重要的是車輛的所有電子設備都需要符合電磁兼容，并且不會干擾其它系統。

汽車電子的主要標準

汽車工業和汽車制造商的目標是滿足關于電磁兼容性（EMC）的要求，大致分為兩個，即必須確保電子設備不會發出過多的電磁干擾噪聲（EMI）和不受其他系統發出的噪聲所影響（EMS）。

電磁噪聲

電磁兼容性（EMC）相關的汽車標準主要由CISPR，ISO和SAE頒發。

CISPR25是具有不同測試方法的標準。它要求測試電磁噪聲水平至少比最低測量水平低6dB。另一個測試標準是ISO11452-4大電流注入（BCI），用于檢查元件是否受到窄帶電磁場的影響。通過使用電流探頭直接在布線中耦合噪聲來執行測試。

CISPR25包含在150kHz至2.5GHz頻率范圍內測量無線電干擾的限制和程序。該標準適用于任何用于車輛，拖車和設備的電子電氣部件。CISPR25定義了如下圖所示的測試配置，用于測量設備發出的輻射的噪聲。

EMI輻射噪聲測試配置示例

EMC測試出現的主要問題

當通過傳輸線發送高速信號并且遇到特征阻抗的變化時，部分信號被反射回來而另一個信號沿著線路繼續發射出去。發射可能是由信號線路中斷或地平面引起的。為此，必須避免信號線路上的銳角。為了最大限度地減少對組件的反射，使用小型組件（如0402尺寸）并將線路寬度設置為等于0402尺寸組件的寬度非常重要。

在實際測試中會發現很多EMI的問題，實質上大多是時鐘信號或者時鐘信號倍頻超標，有一種比較有效的方法可以實現EMI降噪——展頻SSCG（SpreadSpectrumClockGenerator）是一種非常有效且低成本的解決EMI問題的方案，可以在保證時鐘信號完整性的基礎上應對更廣頻率范圍內EMI問題。相比傳統上使用鐵氧體磁珠和射頻扼流線圈抑EMI，SSCG通過時鐘內部集成電路調制頻率的手段來達到抑制EMI峰值的目的。SSCG不僅調制時鐘源，其它的同步于時鐘源的數據、地址和控制信號，在時鐘展頻的同時也一并得以調制，整體的EMI峰值都會因此減小，所以說時鐘展頻是系統級的EMI解決方案，這SSCG相比其它抑制EMI措施的最大優勢。另外SSCG功能可以由用戶選擇不同配置，可以打開或者關閉，以及設置不同的調制頻率范圍等，應用起來非常靈活。通過對尖峰時鐘進行調制處理，使其從一個窄帶時鐘變為一個具有邊帶諧波的頻譜，將尖峰能量分散到展頻區域的多個頻率段，從而達到降低尖峰能量，抑制EMI的效果，實現了降低時鐘的輻射。它是一種有源解決方案，可以保持時鐘的完整性，并且可以覆蓋各種頻率。

使用展頻降低EMI

電源電路

各種電子設備安裝在具有不同電源的車輛上，但開關電源才是產生噪聲的主要來源。在不可能改變開關頻率的情況下，必須引入噪聲抑制措施。用于汽車系統的DC-DC解決方案具有2MHz的開關頻率。因此，在AM無線電（從530kHz到1.8MHz）的范圍內幾乎沒有問題，因為它低于2MHz，但是需要對具有高于2MHz的值的對策，特別是對于30MHz以上的高噪聲頻率是最重要的，因為它產生的干擾會影響其它系統的正常運行。示意圖如下圖所示。

根據開關位置，在各種情況下帶電流回路的降壓變換器

環路的寄生電感產生高頻電壓，因此產生噪聲。

ICDC-DC降壓模型

改善方法可以使用適當的屏蔽來抑制高達20MHz的噪聲。或者在電源連接器旁邊插入共模線圈（CMCC）以抑制20MHz或更高頻率的共模噪聲，亦或者在電源連接器附近插入LPF以抑制20MHz或更高頻率下正常模式下的噪聲，具體用哪種，還需要根據實際情況進行評估。在下圖中，描述了實現電路。

具有噪聲抑制方法的電路模型

總結

汽車工業的快速發展推動汽車電子面臨的問題越來越多，在實際整改中單一措施并不能完全解決EMC問題，但是只要找對問題源頭，通過選擇適當的器件和適當的PCB設計布線，所有的問題都能迎刃而解。
責任編輯人：CC