자동차 커넥터를 위한 전자파 간섭 방지 및 솔루션

오늘날 자동차의 전자 시스템은 수백 메가헤르츠의 클럭으로 작동하며, 펄스의 선행 및 후행 에지를 나노초 이하로 계획하고 고품질 비디오 회로에는 나노초 이하의 픽셀 속도가 사용됩니다. 이러한 높은 처리 속도의 테이블 클리어 엔지니어링은 끊임없이 도전받고 있습니다. 그렇다면 자동차 커넥터의 전자기 간섭 문제를 예방하고 처리하는 방법도 주목할 필요가 있습니다. 진동 속도에 대한 회로가 빨라지고 (상승 / 하강 시간) 전압 / 전류 수준이 커지면 문제가 더 커집니다. 그 결과, 이전과 비교하여 오늘날 전자파 적합성(EMC)을 다루는 것이 더 어려워졌습니다. 회로의 두 파동 섹션 앞에 빠르게 움직이는 펄스 전류는 소위 차동 모드 노이즈 소스인 회로 주변의 전자기장이 다른 구성 요소에 결합되어 연결된 부품에 침입할 수 있음을 분명히 합니다. 합리적으로 또는 정전 용량으로 결합된 노이즈는 공통 모드 간섭입니다. RF 방해 전류는 서로 동일하며 시스템은 노이즈 소스, "피해자 회로" 또는 "수신기", 루프(일반적으로 베이스 플레이트)로 구성되는 것으로 모델링할 수 있습니다. 교란의 크기는 노이즈 소스의 강도, 교란 전류가 이동하는 영역의 크기, 변화율 등 여러 가지 요인에 의해 결정됩니다. 따라서 회로에 원치 않는 방해가 발생할 확률이 높지만 노이즈는 거의 항상 공동 모델링됩니다. 입력/출력(I/O) 차량용 커넥터와 섀시 또는 접지면 사이에 케이블이 연결되면 허용되는 송신기 주파수를 초과할 정도로 몇 밀리암페어의 RF 전류가 발생할 수 있는 특정 RF 전압이 존재할 수 있습니다.

노이즈 커플링 및 공통 모드 노이즈 전달은 비합리적인 계획으로 인해 발생합니다. 일반적인 원인으로는 서로 다른 쌍의 개별 전선 길이가 다르거나 전원 공급면 또는 섀시와의 거리가 다른 경우가 있습니다. 또 다른 원인은 자기 유도 코일 및 변압기, 커패시터 및 능동 장치(예: 애드혹 집적 회로(ASIC) 사용)와 같은 구성 요소의 결함입니다. 자기 부품, 특히 소위 "철심 초크" 유형의 에너지 저장 인덕터는 전력 변환기에 사용되며 항상 전자기장을 생성합니다. 자기 회로의 에어 갭은 직렬 회로에서 큰 저항과 같아서 더 많은 전력이 소비됩니다. 따라서 페라이트 막대에 감긴 코어 초크는 막대 주변에 강한 전자기장을 생성하고 전극 근처에 강한 전자기장을 생성합니다. 백 트레이싱 구조를 사용하는 스위칭 전원 공급 장치에서는 변압기에 강한 자기장이 있는 빈 공간이 있어야 합니다. 자기장이 밀착되는 요소는 나선형 튜브이므로 전자기장이 코어의 길이를 따라 분산됩니다. 이것이 고주파에서 작동하는 자기 부품에 나선형 구조가 선호되는 이유 중 하나입니다. 부적절하게 분리된 회로는 일반적으로 방해의 원인이 되기도 합니다. 회로에 큰 펄스 전류가 필요하고 부분 디커플링이 작은 커패시턴스 또는 매우 높은 내부 저항 요구 사항을 보장하지 않는다고 가정하면 전원 공급 회로에서 생성되는 전압이 떨어집니다. 이는 리플 또는 단자 간 전압의 급격한 변화에 해당합니다. 패키지의 표유 커패시턴스로 인해 이러한 교란이 다른 회로에 결합하여 공통 모드 문제를 일으킬 수 있습니다. 공통 모드 전류가 I/O 인터페이스 회로를 오염시키는 경우, 이 전류가 차량용 커넥터를 통과하기 전에 이 문제를 처리해야 합니다. 애플리케이션마다 이 문제를 처리하는 방법이 다릅니다. I/O 신호가 단일 종단이고 동일한 공통 회로를 공유하는 비디오 회로에서는 소형 LC 필터로 노이즈를 필터링하여 처리하는 것이 중요합니다. 저주파 직렬 인터페이스 네트워크에서는 약간의 부유 커패시턴스로 노이즈를 베이스보드로 션트하는 것으로 충분합니다. 이더넷과 같은 차동 드라이브 인터페이스는 일반적으로 변압기를 통해 I/O 영역에 연결되며, 변압기의 한쪽 또는 양쪽에 공급되는 중앙 탭으로 연결됩니다. 이 센터 탭은 신호가 왜곡되지 않도록 공통 모드 노이즈를 베이스 플레이트로 션트하는 고전압 커패시터를 통해 베이스 플레이트에 연결됩니다. I/O 영역의 공통 모드 노이즈 모든 유형의 I/O 인터페이스에 대해 이 문제에 대한 보편적인 접근 방식은 없습니다. 기획자의 주된 관심사는 회로를 올바르게 만드는 것이며, 종종 스케치로 간주되는 세부 사항을 간과하는 경우가 많습니다. 1) 부하 바로 근처에 디커플링 커패시터를 설정할 것. 2) 펄스 전류의 전면 및 후면 에지의 빠른 변화, 루프 사양이 작아야 함. 3) 고전류 장치(예: 드라이버 및 ASIC)가 I/O 포트에서 멀리 떨어져 있도록 4) 신호의 무결성을 결정하여 오버슈트 및 언더슈트가 특히 중요한 신호의 고전류와 관련하여 작도록 보장하기 위해 (예: 시계, 버스) 신호의 무결성을 결정합니다. 5) RF 페라이트와 같은 부분 필터링을 적용하면 RF 간섭을 흡수 할 수 있습니다. 6) 하단 보드 또는 하단 보드의 레퍼런스 I / O 영역에 낮은 임피던스 랩을 공급하십시오. 엔지니어가 위에 나열된 많은 방지 방법을 사용하여 I / O 영역에서 RF 노이즈를 줄이더라도 이러한 방지 방법이 만족스러운 방출 요구 사항을 충족하는 데 성공할 수 있다고 보장 할 수는 없지만 RF 노이즈 및 자동차 커넥터. 일부 노이즈는 전도성 간섭, 즉 내부 회로 기판의 공통 모드 전류 활동입니다. 이 간섭의 원인은 백플레인과 회로 등 사이에 있습니다. 따라서 이 RF 전류는 임피던스가 낮은 경로(백플레인과 캐리어 신호 라인 사이)를 통해 이동해야 합니다. 차량용 커넥터가 만족스럽게 낮은 임피던스를 제공하지 않는다고 가정하면(베이스 플레이트와 겹치는 부분에서), 이 RF 전류는 표유 커패시턴스를 통해 이동합니다. 이 RF 전류가 케이블을 통해 흐르면 필연적으로 방출이 발생합니다. 공통 모드 전류를 I/O 영역에 주입하는 또 다른 메커니즘은 근처에 강한 방해 소스를 결합하는 것입니다. 방해 소스가 PC 환경과 같이 차량용 커넥터 근처에 있기 때문에 차량용 커넥터의 일부 "차폐"조차도 소용이 없습니다. 차량용 커넥터와 섀시 사이에 간격이 있다고 가정하면, 이 위치에서 유도된 RF 전압으로 인해 EMC 기능이 저하될 수 있습니다. 차량용 커넥터 차폐 방법에는 핑거 리드 또는 스페이서를 추가하는 방법이 있습니다. 자동차 커넥터를 랩핑하는 것은 자동차 커넥터와 섀시 사이의 빈 공간을 채우는 것입니다. 이 방법에는 개스킷이 필요합니다. 금속 라이너가 바람직하며 표면이 오염되지 않은 경우, 손이 라이너를 만지거나 손상시키지 않는 경우, 양호하고 낮은 임피던스 접촉을 준수하기에 충분한 압력이 있는 경우에만 적절하게 취급하면 됩니다. 다른 방법으로는 커넥터 탭을 장착하는 차량용 커넥터 또는 하우징에 차량용 커넥터를 장착하는 방법이 있습니다. 현재로서는 큰 접촉면이 약간 작고 조인트 부품의 사양과 탄성을 엄격하게 제어해야 합니다. 장비 차폐 자동차 커넥터, 섀시의 개구부, 개구부의 측면은 공차가 적합하지 않아 섀시의 자동차 커넥터가 너무 깊게 떨어지면 무릎이 연속되도록 조심스럽게 만들어야합니다. 모든 EMC 엔지니어는 "양호한" 시스템에서 이 문제가 출시 요구 사항을 충족하고 생산 라인에서 제때에 점검해야 한다는 것을 알고 있습니다. 오일의 중요한 영역에 있는 장비인 패드가 조여지지 않거나 구부러지면 고장이 발생합니다. EMI 차량용 커넥터는 다음과 같은 이유로 선택되었습니다. 1) 전도성 폼은 매우 부드러워 차량용 커넥터의 전체 둘레에 배치할 수 있습니다. 따라서 다른 하우징인 라이너와 관련된 문제가 없습니다. 2) 기계 엔지니어는 시스템 하우징에 허용되는 허용 오차 내에서 차량용 커넥터를 장착할 수 있습니다. 3) 차량용 커넥터는 하우징과 낮은 임피던스 랩으로 마무리되어 우수한 접촉을 보장합니다. 하우징 벽 안쪽의 라이너는 마스킹이 필요한 경우 더 부드러운 재질로 만들 수 있습니다.4) 강제 냉각이 필요한 경우, 라이너는 또 다른 기능에 적합합니다: 자동차 커넥터와 하우징 벽 사이의 이음새는 공기 누출을 최소화하기 위해 밀봉되어야 합니다. 먼지가 많은 환경에서는 라이너가 시스템에서 청결하게 부착되는 역할을 해야 합니다.

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