车载电子设备不可或缺的EMC/EMI

　　汽车产业与各家汽车制造商都必须符合多种电磁兼容性（EMC）要求，例如，其中有两项要求在于确保电子系统不至于产生过多电磁干扰（EMI）或噪声，同时也不受其他系统产生的噪声影响。本文重点介绍这一部份的要求，并提供多项设计技巧，确保设备设计符合EMC/EMI要求。

　　车用EMC要求概述

　　CISPR 25标准内含多项测试方法与建议限制，以评估即将安装在车内的零组件辐射排放量。除了CISPR25提供的内容，多数车厂亦自定义标准，以补充CISPR 25指南，CISPR 25测试的主要目的在于确保零组件安装后，也不会干扰车内其他系统。CISPR 25要求测试时，室内电磁噪声值必须比实测的最低值更低6dB，在这项测试的噪声值要求最低为18dB（μV/m），而环境值需在12dB（μV/m）以下，相当于一般AM电台距天线一公里的磁场强度。

　　在当今的环境中，满足这项要求的唯一方法是使用经过特殊设计及兴建的空间，才能确保测试环境不受外在磁场影响。测试实验室一般皆有固定规格，由于必须保护测 试空间不受室内产生的信号反射干扰，因此测试室在选用墙面材质时，必须着重于不反射电磁波的要求。测试实验室造价不斐，通常以每小时租用计。为了 节省成本，最好能在设计时间先评估EMC/EMI议题，以便一次测试就成功。

　　另一项测试标准为ISO 11452-4大电流注入（BCI）测试序列，可验证零组件是否受到窄频电磁场影响，过程中使用电流探棒，将干扰信号直接导入电路。

　　成功实现EMC测试的设计技巧

　　保持较小回路：磁场成形后，由传导材料形成的回路可做为天线，将磁场转换为流经回路的电流，电流强度与封闭回路区域大小成正比，因此要尽量避免回路产生，所需封闭区域也愈小愈好。若有差分数据讯号，就可能在差分线路的发送器与接收器之间出现回路。

　　若两项子系统共享电路（如显示器与驱动显示器的引擎控制单元），也很容易出现回路。汽车底盘内含共同接地（GND），连接显示器与系统的引擎控制单元 （ECU），当视频信号以自有接地电路链接至显示器，就会在接地平面内产生大型回路。这种情况有时无法避免，若是在接地联机内增加电感或磁珠，虽然DC回 路仍会存在，但以射频（RF）辐射而言，回路已经破坏。

　　此外，只要讯号送至双绞线电缆，每组差分驱动器/接收器就会形成回路，通常因为双绞线耦合紧密，这个回路会在电路上占据一小块区域，但只要讯号抵达电路板，应维持紧密耦合，以避免扩大回路范围。

　　旁路电容不可或缺：CMOS电路颇受欢迎，部份原因在于其高速及功率耗散极低，理想情况下，CMOS电路只有在改变状态以及节点电容需要充电或放电时，才会消耗功率。以供电而言，CMOS电路平均若需要10mA，在频率转换阶段的电流需求以倍数计，而在周期之间的需求则很低，因此，辐射限制途径着重于电压与电流峰值，而非平均值。

　　频率转换过程中，从电源到芯片电源针脚的电流突增即为辐射一大来源。若在每个电源针脚旁安装旁路电容，芯片在频率边缘所需的电流将直接取自电容，而电容内的电荷则趁着周期之间使用较低、较稳定的电流累积。较大电容适合供应高电流突增，但对超高速需求则常反应不及；超小型电容能迅速因应需求，但总充电量有限， 很快就会耗尽。对多数电路而言，最佳解决方案为并用不同尺寸的电容，例如1-μF与0.01-μF的电容，将较小型电容紧靠着芯片的电源针脚，而较大型电容可距离较远。

　　良好阻抗降低EMI：当高速讯号通过传输线，遇上特性阻抗改变时，部份讯号会反射回源头，其余维持原有方向不变。反射也就导致辐射，为了达到低EMI，必须采用优良的高速设计。有关传输线电源的设计信息众多，以下提供几项设计传输线的建议要点：

　　1在接地平面与讯号走线之间存在讯号，若任一方受到干扰，辐射就会产生，故需注意接地平面断流器，或是讯号走线以下不连贯问题。

　　2避免讯号走线出现锐角，圆弧远优于直角。

　　4FPD-Link讯号通常会经过零组件，例如电源供应缆线、电源连接点、AC耦合电容等，为减少零组件反射率，建议使用0402尺寸的小型零组件，并设定走线宽度与0402零组件相同；此外，还必须通过控制堆栈里的电介质厚度设定走线的特性阻抗。

　　屏蔽保护：理想的屏蔽方法并没有什么快捷方式，但必须以尽可能降低辐射为目标，在可能引发问题的电路周围实施保护措施。虽然它仍可能辐射能量，但理想的屏蔽方式能够在辐射散逸出来以前加以撷取并导向接地，图2说明遮蔽如何控制EMI。

　　屏蔽形式不一，可以将系统封锁在传导箱中，或是以金属材质量身订做，焊接在辐射源头外围。