汽車電子EMC設計仿真測試一體化解決方案

 

 

  隨著新能源，車聯網和ADAS等技術的發展，汽車電子產品的數量不斷增加，在滿足安全性和舒適性要求的同時，汽車面臨的電磁環境愈加復雜。如何保障功能安全的同時，順利通過EMC認證測試，并在激烈的市場競爭中取得優勢，是大部分汽車廠商關注的問題。

  

  傳統的方法，依靠EMC測試與整改來解決電磁兼容問題，存在以下弊端，越來越難以滿足產品快速開發的需要；

1. 盲目性；

2. 后期調試測試階段工作量大，風險大；

3. EMC測試成本高；

 

目前國際主流汽車電子廠商解決汽車電子EMC問題的思路是;從正向設計的角度，借助仿真工具進行EMC特性的預測和分析，設計早期發現問題，直接對硬件設計進行整改，達到縮短開發周期，降低成本，提高產品的可靠性目的。

 

汽車EMC仿真解決方案

 

  汽車中含有各種各樣的電子設備：PCB板，電纜線束，天線以及電機之類的低頻設備，他們都與電磁兼容密切相關。為了保證各個系統設備正常工作，不受外界干擾并不影響其它設備的工作，就需要對各類EMC問題進行分析。

 

PCB板EMC仿真解決方案。

PCB是電子產品最基本的部件，它承載著系統中的主要芯片,供電網絡以及高速互聯線等關鍵部件,因此，為保障整個系統的EMC，需要設計具有良好EMC性能的PCB，其EMC設計優化流程如下圖所示。

在Layout之前進行Pre-Layout分析，建立設計的基礎和有效約束，優化阻抗不匹配及去耦電容等，利用參數掃描尋求最佳方案等。

SI/PI/EMC規則檢查

  使用HyplynxDRC內置規則或自定義規則對PCBLayout進行檢查，識別Layout中可能引起SI/PI以及EMC問題的設計，在每個設計階段不斷檢查和修正，避免一個較長的設計循環。

SI/PI/EMC仿真分析

對PCB進行SI分析優化PCB上關鍵器件,信號的布局布線,降低信號的反射和串擾;對電源平面的諧振和去耦電容進行分析，指導去耦電容布局，降低電源的噪聲；對PCB上關鍵部分部分進行EMC分析，識別可能產生的電磁輻射強度，進而及時優化改進，從源頭控制有害電磁干擾，并提高抗擾度。

系統及EMC仿真解決方案。

金屬外殼作為整個系統的載體，為內部的設備提供一個相對密閉的電磁環境。他的屏蔽效能對控制電磁輻射異常重要；電纜用于傳輸信號，實現整個系統的供電，通常會存在著一定程度的耦合以及電磁輻射。因此，需要對pcb，電纜線束以及機箱外殼等進行協同仿真，考察整個系統的EMC特性，其EMC設計優化流程如下圖所示。

使用CST對PCB,連接電纜以及機箱外殼等進行建模，提取PCB的近場源或關鍵器件的spice模型，分析金屬外殼的屏蔽效能，電纜的電磁輻射以及pcb，電纜與外殼三者之間的綜合影響，考察整個系統對外的電磁干擾；并通過外部施加干擾源，考察整個系統的敏感特性；進而根據需要，對超標部分進行優化設計和整改，以提高整個設計的可靠性。

整車級EMC仿真解決方案。

在對整個汽車進行emc分析時需要對影響整車emc特性的因素進行細化，如車載天線，線束，電源等大功率設備，電機，點火線圈以及電子設備的影響，從整車的角度分析電子設備之間的相互干擾以及整車的電磁干擾和電磁敏感度問題。

通過使用HyperLypnx和CST仿真工具，可以實現，從線路pcb，部件，線束，天線的全方位EMC解決方案。

在對整車進行EMC仿真分析時，需要首先明確車內的主要干擾源，傳輸路徑以及易受干擾的設備。綜合考慮車內的強干擾系統設備/電機等，連接線束以及車體之間的影響，分析線束之間相互耦合產生的串擾，并將產生的干擾電流作為干擾源，考察對車身的影響；分析天線互耦時車身表面電流以及車內線束上感應的干擾信號，考察整車的EMC特性。

汽車EMC測試驗證方案

除了完備的汽車電子EMC仿真方案，還可以通過EMC測試驗證方案考察真實工況下產品的EMC特性。EMC測試試驗主要分為兩個方面：電磁干擾和電池敏感度測試，主要內容如下。

基于正向設計的EMC仿真解決方案，利用虛擬物理原型，實現板級，系統以及整車級的并形設計和EMC問題分析及優化，加上后期完善的EMC測試驗證，能夠有效的解決板級，系統級到整車級的汽車EMC的問題，節約產品研發成本，縮短開發周期，并提高產品的可靠性。