汽车电子EMC设计仿真测试一体化解决方案

        随着新能源、车联网和ADAS等技术的发展，汽车电子产品的数量不断增加，在满足安全性和舒适性要求的同时，汽车面临的电磁环境愈加复杂。如何在保障功能安全的同时，顺利通过EMC测试认证，并在激烈的市场竞争中取得优势，是大部分厂商关注的问题。

        传统的方法，依靠EMC测试与整改来解决电磁兼容问题，存在以下弊端，越来越难以满足产品快速开发的需要：

       ♦  盲目性强

       ♦  后期调试测试阶段工作量大

       ♦  产品开发周期不可控，风险大

       ♦  EMC测试成本高

        目前国际主流汽车电子厂商，解决汽车电子EMC问题的思路是，从正向设计的角度，借助仿真工具进行EMC特性的预测和分析，设计早期发现问题，直接对硬件设计进行整改，达到缩短开发周期，降低成本，提高产品的可靠性的目的。

        恒润科技基于目前EMC仿真领域主流的仿真分析工具，提供从电控PCB硬件设计规则制定，EMC特性预先仿真分析，到硬件设计整改，以及后续的EMC测试一体化的设计仿真测试服务。

2． 汽车EMC仿真解决方案

        汽车中含有各种各样的电子设备,PCB板、电缆线束、天线以及电机之类的低频设备都与电磁兼容密切相关。为了保证各个系统设备正常工作、不受外界干扰并不影响其他设备的工作，就需要对各类EMC问题进行分析。

•  PCB板EMC仿真解决方案

        PCB是电子产品最基本的部件，它承载着系统中的主要芯片、供电网络以及高速互连线等关键部件，因此，为保障整个系统的EMC，需要设计具有良好EMC性能的PCB，其EMC设计优化流程如下图所示。

       ♦  Pre-Layout分析

        在Layout之前进行pre-layout分析，建立设计的基础和有效约束（如叠层变量），优化阻抗不匹配及去耦电容等，利用参数扫描寻求最佳方案等。

       ♦  SI/PI/EMC规则检查

        使用HypLynx DRC内置规则或自定义规则对PCB Layout进行检查，识别Layout中可能引起SI、PI以及EMC问题的设计，在每个设计阶段不断检查和修正，避免一个较长的设计循环。

       ♦  SI/PI/EMC仿真分析

        对PCB进行SI分析，优化PCB上关键器件、信号的布局布线，降低信号的反射和串扰；对电源平面的谐振和去耦电容分析，指导去耦电容布局，降低电源地噪声；对PCB上关键部分进行EMI分析，识别可能产生的电磁辐射强度，进而及时优化改进，从源头控制有害电磁干扰，并提高抗扰度。

•  系统级EMC仿真解决方案

        金属外壳（如果有）作为整个系统的载体，为内部的设备提供一个相对密闭的电磁环境，它的屏蔽效能对控制电磁辐射异常重要；电缆用于传输信号，实现整个系统的供电，通常会存在着一定程度的耦合以及电磁辐射。因此，需要对PCB、电缆线束以及机箱外壳等进行协同仿真，考察整个系统的EMC特性，其EMC设计优化流程如下图所示。

        使用CST对PCB、连接电缆以及机箱外壳等进行建模，提取PCB的近场源或关键器件的SPICE模型，分析金属外壳的屏蔽效能、电缆的电磁辐射以及PCB、电缆及外壳三者之间的综合影响，考察整个系统对外的电磁干扰；并通过外部施加干扰源，考察整个系统的敏感特性；进而根据需要，对超标部分进行优化设计和改进，以提高整个设计的可靠性。

•  整车级EMC仿真解决方案

        在对整个汽车进行EMC分析时，需要对影响整车EMC特性的因素进行细化，如车载天线、线束、电源等大功率设备、电机以及点火线圈以及其他电磁设备，并考虑车体的影响，从整车的角度分析电子设备之间的相互干扰以及整车的电磁干扰和电磁敏感度问题。

        通过使用HyperLynx和CST仿真工具，可以实现从线路、PCB、部件、线束、天线到整车级的全方位EMC解决方案。

        在对整车进行EMC仿真分析时，需要首先明确车内的主要干扰源、传输路径以及易受干扰的设备。综合考虑车内的强干扰系统设备/电机等、连接线束以及车体的之间的影响，分析线束之间相互耦合产生的串扰，并将产生的干扰电流作为干扰源，考察对车身的影响；分析天线互耦时车身的表面电流以及车内线束上感应的干扰信号，考察整车的EMC特性。

3． 汽车EMC测试验证方案

        除了完备的汽车电子EMC仿真方案，恒润具有完善的EMC测试设备和EMC试验室，用于对设计产品的性能验证，以便进一步考察真实工况下产品的EMC特性。EMC测试试验主要分为两个方面:电磁干扰和电磁敏感度测试，主要内容如下。

      基于正向设计的EMC仿真解决方案，利用虚拟物理原型，实现板级、系统以及整车级的并行设计和EMC问题分析及优化，加上后期完善的EMC测试验证，能够有效地解决从板级、系统级到整车级的汽车EMC问题，节约产品研制成本，缩短开发周期，并提高整个产品的可靠性。

4． 总结

        本文简单介绍了解决汽车电子EMC问题设计仿真测试方法和解决方案。恒润科技汽车电子硬件开发测试团队，拥有十余年EMC设计仿真和测试经验，能够为客户提供从EMC设计，EMC仿真分析到EMC测试完整的交钥匙工程，能够协助国内汽车电子客户提高电子产品EMC设计及分析能力，协助通过严苛的EMC测试。