對，我的確制造了相當大的噪聲?，F在作為一名技術專家，我每天所關注的已不再是可以聽到的聲音，而是要想方設法防止各種電子系統(tǒng)和設計產生虛假電磁干擾（EMI）。

 

電磁干擾

 

EMI是一種有害的電磁信號，它從外部滲透到電子電路中，電磁感應、靜電耦合或傳導是產生電磁干擾的原因。本文的重點是如何正確設計電子解決方案來幫助工程師“降低噪音”，限制汽車和工業(yè)應用中的電磁干擾，讓這類干擾不再是問題。

 

汽車領域

 

在汽車創(chuàng)新領域正經歷著控制EMI干擾的巨大需求，隨著交通運輸方式的轉型，汽車市場預計將在未來15年翻一番。這種轉變的一部分將是電子工業(yè)及其提供前所未有的新服務能力的副產品。這些創(chuàng)新將依賴于塑造未來的四項關鍵技術——ACES，即：

 

● Automation：自動化

● Connectivity：互連

● Electric：電子

● Shared：共享

 

標準：CISPR

 

汽車工業(yè)通常遵循的是國際無線電干擾特別委員會（CISPR）的標準，CISPR 25條款中第5類測試標準是汽車標準。隨著混合動力汽車和純電動汽車的發(fā)展，系統(tǒng)、標準和選配功能以及配件等形式的汽車應用電子產品將迅速且持續(xù)的發(fā)展，進而推動汽車市場的壯大。

 

電磁干擾的根源

 

系統(tǒng)的內部和外部都會產生電磁干擾，由于車內電子解決方案包含的組件數目不斷增加，而且它們必須作為一個有機整體運行，而不對其他系統(tǒng)產生過多的電磁干擾，因此盡量減少個別組件或整體產生的電磁干擾是至關重要的。車輛內部和外部電磁發(fā)射源包括：氣囊、藍牙技術設備、控制器網絡總線（CAN）、防撞系統(tǒng)（比如光探測器和距離感應器激光/雷達）、巡航系統(tǒng)、直流電機、電子剎車系統(tǒng)、電子控制單元（ECU）、燃料控制系統(tǒng)、游戲系統(tǒng)、車庫門控制器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、點火系統(tǒng)、車載安全系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)、動力轉向、無線電（AM/FM/衛(wèi)星）、遙控門控制系統(tǒng)、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等。

 

電磁干擾的問題

 

現代汽車利用的開關電源會產生電磁干擾，使得周圍的系統(tǒng)暴露在這種不必要的干擾環(huán)境之下。汽車內部開關電源的數量也在不斷的增加，加上物理尺寸的縮小，空間更加的緊湊，對于高效運轉、高溫運行以及壽命更長等需要，所有這些都要求電子產品能夠在這些苛刻的環(huán)境下正常工作。

 

隨著自動駕駛汽車開始進入市場，EMI問題將變得越來越重要，因為人類駕駛員已經將控制權、路線和安全等都交給了車輛，而車輛及乘客的安全將取決于操作系統(tǒng)。

 

減少電磁干擾

 

美國科學家本杰明?富蘭克林（1705-1795）曾說過一句諺語：“一克（盎司）的預防勝過一公斤(磅)的治療。”，這句諺語傳達了這樣一個事實：電子工程師應該在所有組件都整合在一起之前就考慮電磁干擾問題，因為如果工程師不在開發(fā)前期投入適當的精力，那么就要在開發(fā)后期投入更多的精力和成本。

 

電子工程師通常采用三種主要的方式來降低電磁干擾：第一種方法是要確保電子元件或系統(tǒng)有一定的電磁屏蔽措施，適當的電磁屏蔽包括在設計中加入導電或磁性材料，作為屏蔽雜散輻射的屏障，法拉第屏蔽是一種常見的方法；其次，工程師可以利用電子過濾，過濾器的作用是阻止不必要的頻率，同時讓所需要的頻率在幾乎沒有影響的情況下通過；最后一種方法是建立適當的接地，接地為電流進入地面提供了一個通道，這是一個低電動勢（電壓）點，這樣有助于減少不必要電荷的過度積累。

 

下面讓我們來看看兩個完全不同的電子組件如何協(xié)同工作，從而降低噪音并限制汽車系統(tǒng)中的電磁干擾。

 

解決方案：電源管理IC

 

為了降低電磁干擾，ADI發(fā)明了專利靜音開關技術，使其在高頻、高功率的情況下具有非常棒的屏蔽電磁干擾的性能。靜音開關技術將單個大型開關回路分割成兩個較小的開關回路，它的原理是相互抵消磁場，就像法拉第屏蔽一樣。

 

Silent Switcher® 2架構通過在集成電路（IC）內部將外部的電壓循環(huán)電容作為內部的旁路電容來簡化電路板的設計與制造，這樣可以大大降低輻射的電磁干擾。將電容內部化可以通過最小化噪聲天線來降低電磁干擾。靜音開關的組件也是單片穩(wěn)壓器，通過集成的MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）實現高度的集成，所有這些方法都提升了效率，特別是在更高的開關頻率下使用時。

 

Silent Switcher® 2的超低電磁干擾消除了PCB（印刷電路板）布局的敏感性，而降低解決方案成本的一個方法是最小化所需的PCB層數，盡管這將對性能產生一定的影響。例如工程師不期望2層電路板產生和4層電路板一樣的電磁干擾，一般情況下采用Silent Switcher® 2技術的2層電路板甚至單層電路板設計，都具有良好的屏蔽電磁干擾性能，這樣可以大大降低制造成本。

 

此外靜音開關提供可選的擴頻調制，這也有助于降低電磁干擾，靜音開關和Silent Switcher® 2技術完全滿足汽車系統(tǒng)對屏蔽電磁干擾的要求。

 

SoC器件電源設計

 

SoC器件在當今的汽車系統(tǒng)應用中隨處可見，例如信息娛樂系統(tǒng)、攝像機、防撞系統(tǒng)、安全和預警設備以及傳感器需要處理的信息越來越多。處理過程必須在高效且獨立運行的系統(tǒng)中進行，不需要額外的功率驅動，但它要求高效率。由于SoC器件處理的任務越來越多而且要消耗更大的功率，這可能使得電磁干擾管理變得困難。

 

新型的高科技汽車系統(tǒng)可能集成了很多不同類型的ARM架構處理器核心、數字信號處理器（DSP）、視頻和圖形處理器以及輔助支持器件。這些組件都需要可靠的電源驅動，需要的電壓包括：5v、3.3v、1.8v、1.2v、1.1v和0.8v。

 

為了滿足目前SoC器件的需求，傳統(tǒng)的開關電源控制器采用的是MOSFET器件，單片機之所以引人注意是因為其內部的MOSFET可以將成本和解決方案尺寸降至最低，但是其電流和散熱能力通常會限制其使用范圍。LT8650S是一款全新的單片降壓靜音開關穩(wěn)壓器，具備支持當前SoC應用性能和熱管理的能力。

 

 

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