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车载显示行业中的EMC

前言之前在跟粉丝聊到车载屏的磁屏蔽时,感觉细节不是很懂,因此小编专门请教了相关专业的粉丝朋友,请他整理了本文,在此分享给大家。


说到EMC,在电子行业中这个词还是耳熟能详,泛泛的说,这是一种测试项目,又叫电磁兼容Electro Magnetic Compatibility)。主要是对电子产品在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,是产品质量最重要的指标之一。电磁兼容的测量由测试场地和测试仪器组成,目的是检测电子产品所产生的电磁辐射对人体、公共场所电网以及其他正常工作之电器产品的影响。


EMC在车载电子行业中应用尤其广泛,尤其对笔者所从事的车载显示行业来说,这是一个强制性通过的硬性指标


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奔驰AMG车载显示屏,摄于2022深圳大湾区车展


随着半导体行业的发展,车载电子子产品近些年一直在高速化发展,主要就是时钟频率提高,说白了就是1秒内重复的周期变短,变的高频化,伴随而来的也就是增加了高频噪声。但是呢,这又出现了一个问题,就是高频半导体对噪声的受耐性相对较差,非常容易受到干扰


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福特 EVOS 三联大屏,摄于2022深圳大湾区车展


汽车本身作为一个对安全性能要求极高的应用产品,加上汽车里又含有成千上万个电子器件,所以相关的部件通过汽车行业规定的EMC标准,就变成了一个硬性标准。汽车电子部件电磁兼容技术,关乎整车电子系统的安全可靠性,更关乎全车操作和安全,可以说,汽车电子设备的兼容性标准,在近些年随着整个车载行业的安全标准提高而提高。


笔者作为汽车部件中的一个Tier2供应商,这里仅仅从车载显示的行业,简单介绍一下车载显示EMC的测试标准和提升思路。


首先先说下车载行业里常见的测试项目——电磁干扰(EMI)。分为两种,传导干扰和辐射干扰:


  • 传导干扰:主要是电子设备产生的干扰信号通过其他的导电介质或者公用电源线产生干扰。
  • 辐射干扰:指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电子设备或者网络。


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东风岚图梦想家三联屏



为了防止或者减弱上述两种干扰,就会产生一个标准或者规章来进行规范,目前国内大部分车厂所参考的电磁标准是ISO 和CISPR, 这其中,整车的测试标准是ISO11451和CISPR12,而对于车载显示屏,则需要参考车载零部件的标准,主要是指ISO11452和CISPR25。

车载显示组件在EMC测试中主要测试三个项目:电源线传导测试(CE)及电磁辐射测试(RE)以及静电干扰测试(ESD)。前两个项目是对于车辆上12V/24V的设备系统在工作环境下的耐性,而ESD是指车上12V/24V的设备系统对于静电放电的免疫力检测,以确保使用上的安全。本文只介绍电源传导及电磁辐射这2个项目。





车载组件的EMC测试,一般Tier1和Tier2厂商很少有测试条件,主要的测试方法均为委外测试,下图是两张EMC测试场景的图片。

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EMC的测试结果评价,主要分为四级:

A:技术性能指标正常,无异常

B:测试过程中性能降低但不失常,测试结束后可自行恢复

C:测试过程中丧失但是经过人工干预后可恢复

R:除保护元件外,不允许出现因设备或者软件损坏或者数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低


对于显示组件来说,仪表类产品必须满足A类级别,中控及影音类产品不强制满足A级别,但是至少需要达到B级别。
 
下图是某车厂的测试频段和强度,实际上,按照CISPR25的最新版本,车载零部件的测试频率已经涵盖了从150KHZ到2.5GHZ的频率范围。


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电磁辐射测试

 
电磁辐射测试作为主要的EMC测试项目之一,需要在电波暗室(ALSE)进行,辐射场强测量在暗室,可以消除电气设备及广播电台产生的额外骚扰效应,通常为三米或者十米暗室。

除了暗室和被测器件外,需要的设备还包括接收机、人工电源耦合网络、各频段天线及电源。

接收机:主要负责接收骚扰信号,通常为扫描接收机或者频谱仪;


人工电源耦合网络:在特定频率下使待测设备与电源和负载电气隔离及耦合待测设备骚扰信号;

天线:通过发射不同频段对设备进行测试;

电源:提供测试电压,需要与车载供电电压保持一致。
 

传导测试


与辐射发射测试相比,传导测试需要的仪器较少,通常也在屏蔽室内进行测试,测试设备不需要天线,但是需要探头和接地平板,测试的对象主要包括:电源端口、信号、通信端口,其中信号端口的测试方法相对复杂,主要有电流法以及电压法:


  • 电压法:常用于单一导线的传导发射,因此也只常用于电源线的发射,采用人工电源耦合网络进行骚扰信号的测量,这里需要注意的是测试电压需要与被测试设备的额定电压保持一致,并在相应的范围内。


  • 电流法:通常测量信号线的发射。电流法的测试线束,通常需要很长,最新版的CISPR25中,一般要求1700~2000mm长,并且需要放置在绝缘材料上,位于接地板上方50mm处。电流探头需要圈住整个线束,在距离测试设备50mm和750mm两处。



总结

以上,通常为车厂对于车载配件的EMC测试标准及测试方法,车载显示主机也需要遵守这个标准,个别车厂还会有相对更严苛的标准和要求,但是无论是何种要求,都应该基于通用的国际标准和测试规范进行。

另外,再补充一点,EMC的测试,是需要所有组装器件组合成完整的车载配件。对于车载主机来说,一定要把显示模组、外壳、PCB等组合起来作为一个整体进行测试,任何对于单体的标准要求,都是不符合规定的。

以上内容为作者个人见解,如有疏漏之处,欢迎各位业内专家在评论区留言或加群探讨!



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