Оптимизация на ЕМС за двигатели на чистачки при Chengdu Huachuan Automotive

1. Предистория на клиента: Проблеми с валидирането при доставчик от първо ниво в автомобилната промишленост

Chengdu Huachuan Electric е известен национален доставчик от първо ниво на автомобилни части, който осигурява системи за електрически стъклоподемници, изтриватели и системи за контрол на кариерата на множество производители на оригинални компоненти (OEM). Платформата за мотора на изтривателя, базирана на 12V DC архитектура за захранване, изисква компактна конструкция и висока скорост на отклик. Въпреки това, фазата на тестване за електромагнитна съвместимост (ЕМС) се превръща в сериозно ограничение, причиняващо закъснения в проекта.

По време на тестването по ISO 7637-2 клиентът установи:

Остатъчното напрежение при метода за проводимо напрежение (ниво 3) надхвърля допустимите граници;

При метода чрез инжектиране на ток (ниво 4) се наблюдава преходно обратно смущение;

Пиковите стойности на ЕМИ бяха прекалено високи по време на комутацията на двигателя, което причиняваше смущения в CAN сигнала на контролера.

Първоначално използваха комбинация от RC амортизатор и TVS диод, но проблемите продължиха: ограничаването чрез TVS не беше достатъчно ниско, RC амортисьорът значително се влошаваше при промени на температурата, а верификацията изискваше многократно тестване наново, като средният цикъл достигаше до 6 седмици.

2. Анализ на проблема: Разходите при дизайна с множество компоненти

Инженерният екип на Huachuan забеляза два основни проблема по време на тестването:

Напрежението на пиковете при комутация достигаше до 80 V. Когато двигателят на чистачката превключваше посоката си при висока скорост, мигновеното обратно ЕДН надхвърляше границата на системата, което караше контролера да се рестартира.

Спектралната плътност на високочестотните ЕМИ надхвърляше допустимите граници. Суперирането на комутацията чрез въглеродни четки и PWM регулиране на скоростта създаваше широколентов шум, който надхвърляше лимита по CISPR 25 в диапазона 10–200 MHz.

Докато традиционните мрежи RC/TVS могат частично да намалят върховете, те не могат едновременно да решат както широколентовите смущения, така и изискванията за ниско стабилизиране.

Точно това е технологичният прозорец, през който се намеси Джарон.

3. Решение: Интегриран дизайн за защита от ЕМС на Jaron

Инженерният екип на Джарон предложи комбинирано решение за този проект, използвайки JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A) и JRN16B475MXG (4.7µF, 16VDC, 1200A).

Двете устройства се използват съответно за четката на двигателя и захранването на контролера, за да се създаде „архитектура за интегрирано двойно възлово потискане“.

Изключения от дизайна

① Време за реакция под 25 ns за бързо потискане на импулсни пренапрежения;

② Капацитет на ниво µF за подобрено филтриране на нискочестотни смущения;

③ Композитен слой от керамика и варистор осигурява стабилност при ниско остатъчно напрежение;

④ Съвместим със съществуващите пакети за печатни платки, без нужда от пренавлизане.

Хибридната керамична-MOV структура осигури ниско остатъчно напрежение (<45 V) и подавяне на широколентов шум, без промяна в разположението. Тази готова за включване алтернатива опрости процеса на валидиране.

4. Резултати от валидацията

Изпитванията бяха проведени с използване на метод за проводимо напрежение ISO 7637-2, ниво 3 и метод за ток, ниво 4.

По-долу са показани резултатите от сравнителните тестове:

Анализ на резултатите: При 25 °C и 85 °C, JRN схемата запазва стабилно фиксиране с гладка остатъчна форма на напрежението и без вторично подскачане.

След 50 последователни импулса устройството не показва деградация, което демонстрира отлична топлинна стабилност.

5. Отзиви от клиенти и ефект в серийното производство

Инженерният екип на Huachuan предостави обратна връзка по време на прототипната фаза:

"Комплексното решение ни позволи да преминем всички тестове от първия път. По-рано трябваше многократно да коригираме параметрите; сега не е необходимо никакво дебъгване."

По време на фазата на масово производство клиентът съобщи:

Всеки моторен модул имаше с 3 по-малко компонента;

Себестойността на БРМ намаля с приблизително 0,12 USD;

Времето за валидиране беше съкратено с 40 часа;

Показателят за успешно минаване на ЕМС тестовете се увеличи до 98,5%.

6. Техническа резюме и ключови изводи

① EMC интегрирани устройства са подходящи за приложения с няколко мотора, като чистачки, стъклоподемници, седалки и задни капаци.

② Ёмкост от µF ниво е особено критична за подавяне на нискочестотни смущения, значително намалявайки шума от комутация.

③ Затвореното разположение в непосредствена близост до източника на смущения е от съществено значение за успеха; колкото по-къса е пътеката, толкова по-ефективно е подавянето.

④ Тестване в затворен цикъл: PSpice модел + ISO скриптове съкращават цикъла на верификация.

7. Бизнес стойност и въздействие върху индустрията

Този случай представлява структурен преход в дизайна на автомобилната електроника от „многоустройствено натрупване“ към „функционална интеграция“.

Серията JRN с ниското си зажимане, висок отклик и характеристики за широколентово подавяне не само решава предизвикателствата при верификацията, но и насърчава стандартизацията на доставките, като помага на клиентите бързо да внедряват глобални платформи съгласно стандарти ISO и CISPR.

8. Заключение

Интегрираното решение JRN на Jaron демонстрира ясен напредък в дизайна на автомобилни EMC системи – по-малко компоненти, по-бърза валидация, по-ниска цена и по-висока съгласуваност.

То осигурява измерими ползи за надеждността на моторните системи и задава референтен стандарт за електрониката в следващото поколение автомобили.

EMC на мотора на чистачките | Chengdu Huachuan | Серия JRN | Съответствие с ISO 7637-2 | Автомобилна електроника