針對(duì)車用系統(tǒng)要求之電子組件的電磁兼容及質(zhì)量驗(yàn)證

林孟蔚

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針對(duì)車用系統(tǒng)要求之電子組件的電磁兼容及質(zhì)量驗(yàn)證

林孟蔚

（晶焱科技設(shè)計(jì)研發(fā)部，臺(tái)灣）

車用電子化已經(jīng)是現(xiàn)今的趨勢(shì)，各種電子零部件從以往的機(jī)械式運(yùn)作都改成電子式運(yùn)作，使得車內(nèi)的電子零件越來(lái)越多。在此情況下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格的考慮電磁兼容(EMC)的問(wèn)題，出貨前也需要經(jīng)過(guò)把關(guān)。然而此問(wèn)題并非單一系統(tǒng)設(shè)計(jì)所應(yīng)該要解決的事情，電子零件單體若經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的EMC測(cè)試，系統(tǒng)設(shè)計(jì)(ex : ECU … etc)上也會(huì)遇到較少問(wèn)題，使用上也會(huì)較為放心。本篇文章以車用的CAN芯片的電磁兼容驗(yàn)證來(lái)讓讀者了解有那些測(cè)試是必須要進(jìn)行的。

CAN總線；傳送接收器；電磁兼容；AEC-Q認(rèn)證

1 前言

在進(jìn)入20世紀(jì)80年代，汽車智能化與人性化開(kāi)始利用電子技術(shù)取代舊有設(shè)計(jì)，日新月異的技術(shù)讓汽車開(kāi)始普及且購(gòu)入門(mén)坎低。正因如此，在汽車相關(guān)芯片開(kāi)發(fā)的過(guò)程中如何保證使用的電子器件穩(wěn)定且具有高信賴性就極其重要了。目前，可透過(guò)AEC認(rèn)證機(jī)制（Automotive Electronics Council）來(lái)把關(guān)零件資格與質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)。目的在確認(rèn)電子組件適合在汽車惡劣環(huán)境中使用，不僅在產(chǎn)品的耐受性及可靠性一并進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，確保達(dá)到車規(guī)0ppm的要求目標(biāo)。為了確保芯片質(zhì)量可達(dá)汽車等級(jí)使用標(biāo)準(zhǔn)，芯片的生產(chǎn)方必須是具有IATF 16949認(rèn)證的晶圓與封測(cè)廠家，再由委托制造公司基于AEC-Q100的對(duì)應(yīng)要求來(lái)進(jìn)行一系列的卡關(guān)。

晶焱科技提供的CAN總線收發(fā)器AZCAN1042T（符合ISO 11898-2:2016），支持CAN FD協(xié)議速度最高到2Mbps，其SO8封裝兼容目前汽車大量使用的規(guī)格。AZCAN1042T滿足了AEC-Q100認(rèn)證，可達(dá)到Automotive Grade level 0（-40℃~+150℃）的溫度范圍。其制造生產(chǎn)是在具有IATF 16949資質(zhì)認(rèn)證的生產(chǎn)方，進(jìn)行最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目?，保證器件在汽車環(huán)境使用無(wú)慮。

1.1 芯片運(yùn)作模式及基本身份驗(yàn)證

AZCAN1042T CAN總線收發(fā)器提供兩種工作模式，一種為正常模式而另一種為待機(jī)模式 (Standby mode)。當(dāng)進(jìn)入待機(jī)模式時(shí)耗流僅十微安，再透過(guò)芯片內(nèi)部的總線喚醒判斷電路 (Low Power Receiver(LP_RX) +Wake-up filter)偵測(cè)CAN總線行為來(lái)決定是否喚醒主控制電路，如下圖一所示。CAN收發(fā)器本身也提供多種故障安全保護(hù)機(jī)制 (Fail-safe Protection)，如預(yù)防CAN總線被異常占用、電源低電壓偵測(cè)和芯片過(guò)溫截止保護(hù)(Thermal Shutdwon)等等。

圖1

晶焱對(duì)AZCAN1042T所進(jìn)行的基本身份驗(yàn)證有電性功能測(cè)試與信賴度測(cè)試，各自表述下。

a.電性測(cè)試包含如下表1項(xiàng)目：

表1

b.信賴度測(cè)試則參考AEC-Q100-REV-H版本，項(xiàng)目如下表2：

表2

1.2 電磁兼容(EMC)相關(guān)測(cè)試

AZCAN1042T CAN總線收發(fā)器除了基本功能測(cè)試完成后，再針對(duì)以下幾個(gè)EMC測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證。包含的項(xiàng)目參考如下表3：

表3

1.2.1 ESD靜電測(cè)試

參考IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，將CAN收發(fā)器直接焊接在Demo board上，芯片的參考地與靜電槍共地來(lái)進(jìn)行測(cè)試。分別針對(duì)AZCAN1042T單體的腳位(CANH & CANL)采最短距離進(jìn)行接觸放電測(cè)試與空氣放電測(cè)試，示意圖分別為下圖2所示。

圖2

1.2.2 ISO 7637 : Test pluses 3a&3b

圖3

AZCAN1042T CAN收發(fā)器在汽車環(huán)境工作時(shí)，會(huì)可能遭受機(jī)械開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的干擾。此干擾特性是受線束分布電容與電感性影響。下圖3左方EV board的TXD端腳為輸入波型(參考黃色訊號(hào)波型)，其右方的RXD端腳為輸出訊號(hào)(參考綠色訊號(hào)波型)，總線利用DCC加上ISO7637 pulse 3a&3b 干擾源，并觀察RXD收下資料的狀況。

圖4可見(jiàn)AZCAN1042T與某商的差異，證實(shí)AZCAN 1042T在汽車的惡劣環(huán)境對(duì)總線強(qiáng)大干擾下，依然可以正常的傳收數(shù)據(jù)，讓系統(tǒng)增大抗干擾能力進(jìn)而增加其魯棒性 (Robustness)。

圖4

1.2.3 IEC 61967-4傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量

IEC 61967是針對(duì)集成電路(Integrated circuits)的電磁輻射測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，是種采用待測(cè)物與發(fā)生源設(shè)備之間直接耦合的測(cè)試方法。其中IEC 61967-4頻率由150kHz到1GHz，測(cè)試中比對(duì)不同傳輸速度 (500kbps v.s. 2Mbps) 下經(jīng)由直接耦合所量測(cè)到的電磁輻射的特性表現(xiàn)。如圖5。

圖5

1.2.4 EN 55022無(wú)線電干擾特性測(cè)試

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EN 55022是種針對(duì)訊息技術(shù)設(shè)備(Information Technology Equipment，ITE)的無(wú)線電干擾特性限值與測(cè)量方式，標(biāo)準(zhǔn)中將產(chǎn)品發(fā)射種類分為A類ITE與B類ITE。采用自行設(shè)計(jì)的電路可參考圖6，再透過(guò)第三方實(shí)驗(yàn)室測(cè)試出相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖七測(cè)試結(jié)果得知AZCAN1042T符合Ｂ類ITE的限值要求。

圖6

圖7

2 結(jié)論

晶焱科技的AZCAN1042T CAN總線收發(fā)器，已通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證資質(zhì)。透過(guò)本文提到的電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可知，AZCAN1042T可滿足ECU系統(tǒng)單元需要通過(guò)的電磁兼容等級(jí)。此電磁兼容的測(cè)試項(xiàng)目可讓系統(tǒng)研發(fā)人員在導(dǎo)入CAN總線收發(fā)器時(shí)，能適當(dāng)?shù)脑u(píng)估器件在相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目的能力與導(dǎo)入的可行性，縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)程。

[1] 令2012年第12號(hào)機(jī)動(dòng)車強(qiáng)制報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,商務(wù)部,發(fā)改委,公安部,環(huán)境保護(hù)部. http: // www.mofcom.gov.cn/article/b/d/201301/2013 0100003957.shtml

[2]楊廣文.汽車經(jīng)濟(jì)使用壽命,交通大辭典:上海交通大學(xué)出版社,百度.

[3] IEC 61000-4-2, EMC - Part 4-2 : Testing and measurement techniques -Electrostatic discharge immunity test, International Electrotechni -cal Commission (IEC).

[4] IEC 61000-4-4, EMC-Part 4-4 : Testing and measurement techniques. Electrical fast transient/burst immunity test, International Electrote -chnical Commission (IEC).

[5] ISO 7637-2, Road vehicles - Electrical disturbances from conduction and coupling - Part 2 : Electrical transient conduction along supply lines only, International Organization for Standardization (ISO).

[6] IEC61967-4, Integrated circuits-Measurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHz-Part 4 : Measurement of conducted emi -ssions; 1Ω/150Ω direct coupling method, International Electrote -chnical Commission (IEC).

[7] EN 55022, Information technology equipment-Radio disturbance char -acteristics-Limits and methods of measurement.

Electromagnetic compatibility and quality verification of electronic components for vehicle systems

Lin Mengwei

( Jing Yan Science and Technology Design and Research Department, Taiwan )

The automotive component migrates from mechanical to electronic in the automotive application so that more and more electric components are designed in automotive system. Therefore, the EMC issue should be seriously considered in automotive system design. That is not only the issue for the design of system but also involve the EMC performance of electronic component. If the electric component passed the related EMC testing, the robust system design would be piece of cake. In the article, the EMC evaluations for CAN transceiver of the automotive application will be introduced to reader.

CAN bus; transceiver; EMC; AEC-Q certification

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1671-7988(2018)24-65-03

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林孟蔚 (1978-)，就職于晶焱科技股份有限公司。

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