针对车用系统要求之电子组件的电磁兼容及质量验证

林孟蔚



针对车用系统要求之电子组件的电磁兼容及质量验证

林孟蔚

（晶焱科技设计研发部，台湾）

车用电子化已经是现今的趋势，各种电子零部件从以往的机械式运作都改成电子式运作，使得车内的电子零件越来越多。在此情况下，系统设计需要严格的考虑电磁兼容(EMC)的问题，出货前也需要经过把关。然而此问题并非单一系统设计所应该要解决的事情，电子零件单体若经过严格的EMC测试，系统设计(ex : ECU … etc)上也会遇到较少问题，使用上也会较为放心。本篇文章以车用的CAN芯片的电磁兼容验证来让读者了解有那些测试是必须要进行的。

CAN总线；传送接收器；电磁兼容；AEC-Q认证

1 前言

在进入20世纪80年代，汽车智能化与人性化开始利用电子技术取代旧有设计，日新月异的技术让汽车开始普及且购入门坎低。正因如此，在汽车相关芯片开发的过程中如何保证使用的电子器件稳定且具有高信赖性就极其重要了。目前，可透过AEC认证机制（Automotive Electronics Council）来把关零件资格与质量体系标准。目的在确认电子组件适合在汽车恶劣环境中使用，不仅在产品的耐受性及可靠性一并进行严格的把关，确保达到车规0ppm的要求目标。为了确保芯片质量可达汽车等级使用标准，芯片的生产方必须是具有IATF 16949认证的晶圆与封测厂家，再由委托制造公司基于AEC-Q100的对应要求来进行一系列的卡关。

晶焱科技提供的CAN总线收发器AZCAN1042T（符合ISO 11898-2:2016），支持CAN FD协议速度最高到2Mbps，其SO8封装兼容目前汽车大量使用的规格。AZCAN1042T满足了AEC-Q100认证，可达到Automotive Grade level 0（-40℃~+150℃）的温度范围。其制造生产是在具有IATF 16949资质认证的生产方，进行最严谨的卡控，保证器件在汽车环境使用无虑。

1.1 芯片运作模式及基本身份验证

AZCAN1042T CAN总线收发器提供两种工作模式，一种为正常模式而另一种为待机模式 (Standby mode)。当进入待机模式时耗流仅十微安，再透过芯片内部的总线唤醒判断电路 (Low Power Receiver(LP_RX) +Wake-up filter)侦测CAN总线行为来决定是否唤醒主控制电路，如下图一所示。CAN收发器本身也提供多种故障安全保护机制 (Fail-safe Protection)，如预防CAN总线被异常占用、电源低电压侦测和芯片过温截止保护(Thermal Shutdwon)等等。

图1

晶焱对AZCAN1042T所进行的基本身份验证有电性功能测试与信赖度测试，各自表述下。

a.电性测试包含如下表1项目：

表1

b.信赖度测试则参考AEC-Q100-REV-H版本，项目如下表2：

表2

1.2 电磁兼容(EMC)相关测试

AZCAN1042T CAN总线收发器除了基本功能测试完成后，再针对以下几个EMC测试项目进行验证。包含的项目参考如下表3：

表3

1.2.1 ESD静电测试

参考IEC 61000-4-2标准，将CAN收发器直接焊接在Demo board上，芯片的参考地与静电枪共地来进行测试。分别针对AZCAN1042T单体的脚位(CANH & CANL)采最短距离进行接触放电测试与空气放电测试，示意图分别为下图2所示。

图2

1.2.2 ISO 7637 : Test pluses 3a&3b

图3

AZCAN1042T CAN收发器在汽车环境工作时，会可能遭受机械开关产生的干扰。此干扰特性是受线束分布电容与电感性影响。下图3左方EV board的TXD端脚为输入波型(参考黄色讯号波型)，其右方的RXD端脚为输出讯号(参考绿色讯号波型)，总线利用DCC加上ISO7637 pulse 3a&3b 干扰源，并观察RXD收下资料的状况。

图4可见AZCAN1042T与某商的差异，证实AZCAN 1042T在汽车的恶劣环境对总线强大干扰下，依然可以正常的传收数据，让系统增大抗干扰能力进而增加其鲁棒性 (Robustness)。

图4

1.2.3 IEC 61967-4传导发射测量

IEC 61967是针对集成电路(Integrated circuits)的电磁辐射测试标准，是种采用待测物与发生源设备之间直接耦合的测试方法。其中IEC 61967-4频率由150kHz到1GHz，测试中比对不同传输速度 (500kbps v.s. 2Mbps) 下经由直接耦合所量测到的电磁辐射的特性表现。如图5。

图5

1.2.4 EN 55022无线电干扰特性测试

国际标准EN 55022是种针对讯息技术设备(Information Technology Equipment，ITE)的无线电干扰特性限值与测量方式，标准中将产品发射种类分为A类ITE与B类ITE。采用自行设计的电路可参考图6，再透过第三方实验室测试出相关数据，如图七测试结果得知AZCAN1042T符合Ｂ类ITE的限值要求。

图6

图7

2 结论

晶焱科技的AZCAN1042T CAN总线收发器，已通过AEC-Q100认证资质。透过本文提到的电磁兼容测试标准可知，AZCAN1042T可满足ECU系统单元需要通过的电磁兼容等级。此电磁兼容的测试项目可让系统研发人员在导入CAN总线收发器时，能适当的评估器件在相关测试项目的能力与导入的可行性，缩短系统开发时程。

[1] 令2012年第12号机动车强制报废标准规定,商务部,发改委,公安部,环境保护部. http: // www.mofcom.gov.cn/article/b/d/201301/2013 0100003957.shtml

[2]杨广文.汽车经济使用寿命,交通大辞典:上海交通大学出版社,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-)，就职于晶焱科技股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.022