Zintegrowane rozwiązanie EMC dla silników prądu stałego w motoryzacji

1. Tło branżowe: EMC staje się ukrytym ryzykiem w silnikach motoryzacyjnych

W nowoczesnych pojazdach jednocześnie pracuje ponad dwadzieścia silników prądu stałego — do sterowania szybami, wycieraczkami, klapą bagażnika, regulacją siedzeń, pompami paliwa oraz wentylatorami systemu klimatyzacji. Każdy silnik generuje zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) oraz przejściowe przepięcia, które rozchodzą się przez wiązki przewodów i zakłócają działanie modułów sterujących. Te zakłócenia mogą powodować błędy komunikacji lub trwałe uszkodzenia, jeśli nie zostaną odpowiednio odfiltrowane.

Tradycyjne sieci ochronne wykorzystują obwody tłumiące RC, diody TVS oraz kondensatory EMI. Jednakże takie podejście wieloelementowe wiąże się z wysokim kosztem listy materiałowej (BOM), dużą powierzchnią płytki, słabą spójnością i dłuższymi cyklami walidacji. W miarę jak producenci samochodów przechodzą na projekty modułowe i kompaktowe, zintegrowana ochrona EMC staje się niezbędna.

2. Przełom techniczny: Zintegrowane rozwiązanie JRN/JRT do ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi i przepięciami

Seria JRN/JRT firmy Jaron wykorzystuje wielowarstwową strukturę ceramiczno-tlenkową MOV, która w jednym urządzeniu zapewnia filtrację zakłóceń elektromagnetycznych (EMI), ograniczanie napięcia oraz pochłanianie energii. Ta integracja zastępuje nawet trzy oddzielne komponenty, upraszczając projekt i poprawiając ogólną stabilność.

Kluczowe specyfikacje

Każde urządzenie może tłumić przepięcia do 1200 A z czasem reakcji poniżej 25 ns, zapewniając jednocześnie pojemność do 4,7 µF dla szerokopasmowego filtrowania EMI. Spełnia normy ISO 7637-2 i ISO 16750-2, idealne dla dostawców motoryzacyjnych I i II rzędu.

3. Zasada działania: Szybka odpowiedź i napięcie resztkowe

• Warstwa filtrowania EMI: Wykorzystuje ceramikę o wysokiej stałej dielektrycznej, tworząc ścieżkę o niskim oporności i wysokiej częstotliwości, skutecznie redukującą przejściowe stany przełączania oraz hałas komutacji szczotek węglowych.
• Warstwa pochłaniania warystorowa: Korzysta z cech przewodzenia przy wysokim napięciu chipów MOV, aby pochłaniać i odprowadzać energię przepięciową do masy.
  
• Kontrola kooperatywna: dopasowanie grubości dielektryka do współczynnika nieliniowego zapewnia stabilne napięcie klampowania i krótki czas reakcji.

Ten hybrydowy projekt zapewnia płynny przejście od wysokiego impedancji do stanu klampowania w ciągu nanosekund, unikając przekroczenia napięcia.

4. Weryfikacja i wyniki testów

Przypadek A: Chengdu Huachuan Denso (system wycieraczek szyby/podnoszenia szyb)

• Napięcie platformy: 12 V
• Tradycyjne rozwiązanie: RC + TVS
• Rozwiązanie zastępcze: JRN16B105MXG (1 µF, 16 VDC, 800 A)
• Standard testowania: ISO 7637-2 Poziom 3

Porównanie wyników:

• Napięcie pozostałościowe zmniejszone o 38% (z 72 V do 45 V)
• Promieniowanie EMI zmniejszone o 18 dB
• Zaoszczędzenie miejsca na płytce PCB o 58%
• Spójność produkcji poprawiona o 30%

Przypadek B: Wenzhou Shenghuabo (Silnik siedzenia/System bagażnika)

• Napięcie platformy: 24 V
• Komponent: JRT26B225MXG (2,2 µF, 26 VDC, 800 A)
• Standard weryfikacji: ISO 16750-2 Load Dump
• Wyniki: Napięcie szczytowe przepięcia kontrolowane poniżej 82 V, test zaliczony na poziomie 4; doskonała stabilność termiczna, brak degradacji po 50 impulsach.

5. Analiza porównawcza: Zalety podejścia zintegrowanego

Rozwiązanie zintegrowane zmniejsza liczbę komponentów o do 70%, skraca czas walidacji i poprawia niezawodność. Upraszcza projektowanie, zapewniając jednocześnie solidne zgodność ze standardami ISO i CISPR.

6. Wskazówki dotyczące układu i implementacji

• Urządzenie powinno być umieszczone jak najbliżej końca szczotek silnika, przy najkrótszej możliwej odległości od pętli masy;
• W systemach ekranowania uziemionego należy je najpierw podłączyć do głównej masy lub masy obudowy;
• W zastosowaniach z długimi wiązkami kablowymi można połączyć równolegle dwa urządzenia, aby poprawić spójność;
• Obsługuje symulację lutowania zalewnego i modelowanie PSpice w celu optymalizacji systemu.

7. Perspektywy rozwoju: ku modułowej ochronie EMC

Wraz z aktualizacją standardów ISO oraz standaryzacją platform OEM, zintegrowana ochrona staje się trendem w elektronice samochodowej.

Koncepcja projektowa serii JRN/JRT jest powszechnie przyjmowana przez łańcuch dostawców Tier-1 w zastosowaniach takich jak BCM, moduły sterowania silnikami i inteligentne systemy foteli. W ciągu najbliższych trzech lat oczekuje się, że zintegrowane rozwiązania ochronne zastąpią ponad 70% tradycyjnych układów RC.

8. Podsumowanie

Seria JRN/JRT oferuje trzy funkcje w jednym urządzeniu — tłumienie EMI, ograniczanie przepięć oraz pochłanianie energii.
Dzięki czasowi reakcji poniżej 25 ns i pojemności na poziomie µF, upraszcza projektowanie obwodów, redukuje koszt BOM i gwarantuje zgodność ze standardami motoryzacyjnymi ISO.
Dla globalnych dostawców Tier-1 i Tier-2 integracja ta stanowi kluczowy krok w kierunku bardziej inteligentnej, szybszej i bezpieczniejszej elektroniki samochodowej.

EMC motoryzacyjne | EMI+przepięcie zintegrowane | Seria JRN | Ochrona silnika prądu stałego | ISO 7637-2