汽车电子PCB电磁兼容设计分析

汽车电子PCB电磁兼容设计分析

作者：干俊

来源：《数字技术与应用》2016年第01期

摘要：目前，PCB在汽车电子器件中具有广泛的应用。PCB可用于底盘系统、发动机系统、信息系统等及安全系统等多个模块。由于汽车内部电子产品过多，同时工作时难免会出现相互干扰，若未进行有效处理，将会对汽车的性能产生影响。因此，需要对汽车电子PCB采取相关措施，排除干扰。基于此，本文对汽车电子PCB电磁兼容设计进行了分析，提出了相关观点，以供参考。

关键词：汽车电子 PCB 电磁兼容

中图分类号：TN973.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）01-0000-00 在电子技术不断革新的背景下，其应用范围愈来愈广。现代汽车产品中，出现了大量电子设备，这些电子设备能否正常运作，将直接关系到汽车的日常性能。从客观上来看，汽车电子器件的工作环境并不理想，由于汽车内部存在大量电子器件，同时工作时所产生的电磁波必然会带来干扰，情况严重时甚至会直接破坏器件。为保证汽车产品在日常使用中能够安全、稳定运行，就需要采取一系列措施对汽车电子的电磁兼容设计进行完善。 1 PCB干扰概述及产生原因分析

PCB常见的干扰包括三种类型即传导干扰、辐射干扰及共模干扰，具体如下：（1）传导干扰。传导干扰是由导线耦合产生的。另外，共阻抗耦合也会影响电路传导。由于电路回路数量较多，当这些电流向某个公共阻抗流动时，单独的电路回路电流在公共阻抗上出现的电压变化，将对其他电路回路产生影响，即产生阻抗耦合。通常情况下，PCB当中的传导干扰耦合是与之直接相连的电路产生的。与此同时，干扰源产生的干扰信号会借助此通路向敏感元件传递。（2）串扰。串扰主要是某个信号线路对相邻近的信号路径产生干扰作用，常见于回路或导体。通常情况下，主要通过电路与导体互容或互感来表示。PCB当中，若某两条印制线较为接近时，将会导致电磁串扰，使得元器件无法发挥正常效用。（3）辐射干扰。电子器件周围会产生一定规模的电磁场，其中存在一个能量转换过程。经由电磁场的作用，可以将能量由某个电路向另一个电路进行传递，即产生辐射耦合。PCB中的辐射干扰主要体现于电缆和内部走线间的共模电流辐射干扰，由差模源驱动产生。 2干扰抑制措施分析

为保证电子器件得以正常发挥功能，需采取一定措施对干扰进行抑制。对于差模干扰可采取降低回路电流大小、降低环路面积并加大数字信号升降时间等方式来控制干扰影响。共模辐射主要是接地电路中的电压降所致。PCB中一般都会出现不同的电位分布区域，并且这些区域

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

存在相异的电位差，外部电缆与这些部位连接时，会受到共模电压激励，产生共模电流。共模辐射主要由产品辐射性能决定。因此，对于PCB而言，应当尽可能降低激励此天线的源电压，并向电缆采取高共模阻抗与之串联，同时可以将共模电流旁路到地。另外，应当尽量降低印制线长度，并扩宽其面积。对电磁波频率进行准确测定，根据实际频率对PCB线路长度进行调整。以电路板电平要求为基础，进行量化分析，从而对环路面积进行合理设定，从而达到控制干扰能量的目的。

3汽车仪表PCB电磁兼容设计分析

在汽车内部，仪表PCB几乎可视作为一个单独的产品，对不同频率的信号会表现出不同的敏感程度。实际仪表PCB电磁兼容设计过程中涵盖了接地设计、去耦旁路设计等多项内容。通常情况下，可采取降低流过共模电流产生的压降来控制干扰。另外，减少环路也是行之有效的措施之一。 3.1环路控制

在电路当中，由逻辑网产生的数字信号（电子流）于门电路之间传递。一般情况下，电子流流动时，遵循循环原则，在信号传导过程中也会伴有返回电流存在。多数设备中，每一个信号传输过程中都会伴随一个电流环路，其主要发生源为印制电路板上的电路。上述情况下，所产生的电流环路是造成仪表PCB辐射干扰的主要影响因素之一。根据公式E=263×10-12（f2AIs） V/m （A为环路面积，f为源电流Is的频率），可对汽车仪表PCB差辐射进行估测。假设频率与工作电流均为固定值，若此时环路面积无法降低，必然需要对其进行屏蔽。一般情况下，共模电流返回通路由杂散电容与邻近物体构成。所以在进行环路控制时，还要对PCB外壳与机械结构适配性进行考虑，采取针对性措施来降低环路，使汽车仪表PCB电磁兼容性提升。 3.2线路布局

为保证汽车仪表稳定运行，需要对仪表PCB线路进行合理布局，从而实现仪表PCB电磁兼容。实际布局过程中，需要对关键信号延迟进行控制，并降低高速信号延迟，从而对信号反射进行控制。尽量保证信号组延迟达成一致，避免出现数据错位的情况。布线密度应当保持均匀，实现串扰控制，特别是对于高速信号而言，应尽可能降低布线密度。在特殊元件方面，也需要采取一定措施对相关设计进行优化，以有效降低高频元器件之间的连线长度，从而有效控制元件之间的相互干扰。输出元器件与输入元器件应分开布置，特别是对于那些容易受到干扰的元器件，更需要设定合理距离，保持彼此间不会受到影响。有效扩大高电位差元器间距，从而降低共模辐射。高频电路布线时，应保持元器件平行排列，以利于布线。 3.3预防串扰

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

串扰预防主要是对仪表PCB内部的EMI噪声源进行控制，如开关回路、高频信号线路、时钟传输线路等。通过隔离手段将EMI噪声及共模电压与电路内部隔离，防止其与外界电路产生耦合，从而控制辐射干扰。 4结语

汽车电子仪表PCB电磁兼容设计应当结合不同干扰情况，采取相应措施布线、环路及串扰等进行优化，有效控制辐射耦合，促使PCB等电子元器件可正常工作，为汽车稳定运行提供保障。 参考文献

[1]王芳.PCB电磁兼容设计原则及其实例分析[J].印制电路信息，2010，06：28-31+. [2]白同云.汽车电子系统电磁兼容设计实践[J].电子质量，2008，11：71-75.

[3]赵旭阳，米文鹏，洪成华，曹娟.基于电磁兼容的PCB设计[J].计算机与网络，2011，12：66-68.

收稿日期：2015-11-17

作者简介：干俊（1982—），男，汉族，安徽含山人，学士学位，资深专家，研究方向：汽车电子产品电磁兼容与pcb设计