電池管理系統(tǒng)（BMS）傳導(dǎo)騷擾整改與分析
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2017-08-17
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按照汽車電子標(biāo)準(zhǔn)要求，車載設(shè)備需要滿足相應(yīng)的汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求，一般EMI需滿足標(biāo)準(zhǔn)GBT 18655 Class 3等級(jí)要求。
客戶系統(tǒng)現(xiàn)使用URB2405YMD-6WR3、B0560LS-1W應(yīng)用于新能源汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）中，對(duì)電源端口進(jìn)行傳導(dǎo)騷擾電壓法、電流法測(cè)試時(shí)，均不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。為此，對(duì)設(shè)備的傳導(dǎo)騷擾性能進(jìn)行分析和整改。
圖1 電壓法原始測(cè)試結(jié)果 圖2 電流法原始測(cè)試結(jié)果
二、原因分析：
根據(jù)初始測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電壓法、電流法低中高頻均存在超標(biāo)。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)客戶系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試方法與板級(jí)分析，分析結(jié)果如下：
1、測(cè)試方法：
按照電壓法測(cè)試方法，LISN與EUT的電源連接線長(zhǎng)為200mm+200mm（如圖3中的“6”），而客戶端初始測(cè)試時(shí)，線長(zhǎng)有幾米長(zhǎng)度，不符合標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件。
圖3 電壓法測(cè)試布置圖
2、輸入濾波：根據(jù)URB2405YMD-6WR3技術(shù)手冊(cè)推薦電路，此電路滿足信息技術(shù)設(shè)備EN 55022標(biāo)準(zhǔn)的EMI Class B等級(jí)要求，測(cè)試頻率0.15MHz-30MHz。而汽車電子GBT 18655標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試頻率為0.15MHz-108MHz，同時(shí)汽車電子的Class 3級(jí)的限值遠(yuǎn)遠(yuǎn)比信息技術(shù)設(shè)備的Class B限值要低。因此在進(jìn)行濾波電路設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到的需要更多，而且要兼顧輸入與輸出濾波。
圖4 電源原始濾波電路
從圖4可以看出，整個(gè)系統(tǒng)輸入端、輸出端只有簡(jiǎn)單的電容與差模電感濾波，很難滿足汽車電子標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、PCB布局：
從整個(gè)設(shè)備可以看出，輸入端濾波電路的整個(gè)地是一大塊，各種信號(hào)共一個(gè)地，重點(diǎn)是未經(jīng)過濾波電路，因此此電路布局方式容易導(dǎo)致濾波電路失效或弱化濾波效果。
三、整改過程：
根據(jù)原因分析，并結(jié)合以下改善方法：
1、完善測(cè)試方法，將電源線設(shè)備在400mm左右；
2、通過割板，將輸入地進(jìn)行分割（無法完全分割），在輸入端增加如圖5濾波電路；
3、在URB2405YMD-6WR3的輸入正與輸出正、輸入負(fù)與輸出負(fù)各增加一個(gè)1nF/2KV 1206 的陶瓷電容；
4、在輸入電源線上套磁環(huán)。
圖5 整改輸入濾波電路
圖6 整改后電壓法測(cè)試結(jié)果
從圖6可以看出，結(jié)合上述四個(gè)措施后，電壓法測(cè)試可以滿足汽車標(biāo)準(zhǔn)GBT 18655 Class 3級(jí)要求（由于增加外圍電路后無法使用金屬外殼，所以測(cè)試結(jié)果是裸板測(cè)試）。
圖7 整改后電流法測(cè)試結(jié)果
從圖7可以看出，結(jié)合上述四條措施，電流法測(cè)試無法滿足汽車標(biāo)準(zhǔn)GBT 18655 Class 3級(jí)要求，超標(biāo)3dB，只能滿足Class 2等級(jí)（由于增加外圍電路后無法使用金屬外殼，所以測(cè)試結(jié)果是裸板測(cè)試）。
四、整改總結(jié)：
1、測(cè)試方法：汽車電子傳導(dǎo)騷擾電壓法、電流法及輻射騷擾測(cè)試，測(cè)試布置均存在較大區(qū)別，同時(shí)不同的測(cè)試布置對(duì)測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此，進(jìn)行測(cè)試時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)布置進(jìn)行測(cè)試。
2、濾波電路：汽車電子EMI等級(jí)相對(duì)信息技術(shù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，限值要求低很多，因此，在進(jìn)行EMI濾波
電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮的多一些。針對(duì)濾波電路的設(shè)計(jì)，可以參考整改過程中的第2、第3點(diǎn)，同時(shí)由于整個(gè)設(shè)備的信號(hào)線與電源線綁在一起，因此建議在URB2405YMD-6WR3的輸出端增加一個(gè)共模電感進(jìn)行濾波處理，減小噪聲通過輸出耦合。
3、PCB布局：濾波電路布局時(shí)，盡量走直接方式，同時(shí)如果其他信號(hào)要與電源共地，需要經(jīng)過濾波電路之后再與地相連接，避免濾波電路失效。
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