Otimização de EMC para Motores de Limpa-Para-brisas na Chengdu Huachuan Automotive

1. Contexto do Cliente: Desafios de Validação em um Fornecedor Automotivo Tier-1

A Chengdu Huachuan Electric é uma fornecedora doméstica conhecida de nível Tier-1 de peças automotivas, fornecendo elevadores de vidro, limpadores e sistemas de controle de carroceria para diversas montadoras. Sua plataforma de motor de limpa-para-brisas, baseada em uma arquitetura de alimentação de 12 V CC, exige estrutura compacta e alta velocidade de resposta. No entanto, a fase de testes de EMC tornou-se um gargalo crítico, causando atrasos no projeto.

Nos testes ISO 7637-2, o cliente identificou:

Tensão residual do surto acima do limite no método de tensão conduzida (Nível 3);

Interferência reversa transitória observada no método de injeção de corrente (Nível 4);

Os picos de ruído EMI eram excessivamente altos durante a comutação do motor, causando interferência no sinal CAN do controlador.

Eles inicialmente usaram uma combinação de absorvedor RC e diodo TVS, mas os problemas persistiram: a limitação do TVS não era suficientemente baixa, a absorção RC decaía significativamente com as variações de temperatura, e a verificação exigia várias rodadas de testes novamente, com um ciclo médio de até 6 semanas.

2. Análise do Problema: O Custo de Projetos com Múltiplos Componentes

A equipe de engenharia da Huachuan observou dois principais problemas durante os testes:

A tensão de pico na comutação atingiu até 80 V. Quando o motor do limpador trocava de sentido no modo de alta velocidade, a força eletromotriz reversa instantânea excedia o limite de tolerância do sistema, fazendo com que o controlador reiniciasse.

A densidade espectral de EMI em alta frequência excedeu os limites. A superposição da comutação por escovas de carvão e da regulação de velocidade por PWM gerou ruído de banda larga, excedendo o limite CISPR 25 na faixa de 10–200 MHz.

Embora as redes tradicionais RC/TVS possam reduzir parcialmente picos, elas não conseguem abordar simultaneamente interferência de banda larga e requisitos baixos de clamping.

É exatamente essa a janela tecnológica pela qual a Jaron interveio.

3. Solução: O Projeto Integrado de Proteção EMC da Jaron

A equipe de engenharia da Jaron propôs uma solução combinada para este projeto utilizando o JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A) e o JRN16B475MXG (4,7µF, 16VDC, 1200A).

Os dois dispositivos são usados para a escova do motor e alimentação do controlador, respectivamente, formando uma "arquitetura integrada de supressão dual-node".

Destaques de design

① Tempo de resposta inferior a 25 ns para supressão rápida de surtos;

② Capacidade em nível de µF para filtragem aprimorada em baixa frequência;

③ Camada composta cerâmica-varistor garante estabilidade de baixa tensão residual;

④ Compatível com os pacotes PCB existentes, eliminando a necessidade de reconfiguração.

A estrutura híbrida de cerâmica-MOV garantiu baixa tensão residual (<45 V) e supressão de ruído em larga banda, sem modificação no layout. Esta substituição plug-and-play simplificou o processo de validação.

4. Resultados da Validação

Os testes foram realizados utilizando o Método de Tensão Conduzida ISO 7637-2 Nível 3 e Método de Corrente Nível 4.

Os seguintes são os resultados comparativos dos testes:

Análise dos Resultados: Em ambas as temperaturas, 25°C e 85°C, o esquema JRN manteve uma fixação estável com uma forma de onda de tensão residual suave e sem oscilação secundária.

Após 50 pulsos consecutivos, o dispositivo não apresentou degradação, demonstrando excelente estabilidade térmica.

5. Feedback do Cliente e Impacto na Produção em Massa

A equipe de engenharia da Huachuan forneceu feedback durante a fase de protótipo:

"A solução integrada nos permitiu passar em todos os testes de uma só vez. Anteriormente, tínhamos que modificar repetidamente os parâmetros; agora, nenhuma depuração é necessária."

Durante a fase de produção em massa, o cliente relatou:

Cada módulo do motor tinha 3 componentes a menos;

O custo por BOM diminuiu aproximadamente US$ 0,12;

O tempo de validação foi reduzido em 40 horas;

A taxa de aprovação no teste de EMC aumentou para 98,5%.

6. Resumo Técnico e Principais Lições

① Dispositivos integrados de EMC são adequados para aplicações com múltiplos motores, como limpadores de para-brisa, elevadores de vidro, assentos e portas traseiras.

② A capacitância em nível de µF é particularmente crítica para a supressão de baixa frequência, reduzindo significativamente o ruído de comutação.

③ O posicionamento fechado próximo à fonte de interferência é crucial para o sucesso; quanto mais curto o caminho, mais eficiente será a supressão.

④ Teste em malha fechada: modelo PSpice + scripts ISO encurtam o ciclo de verificação.

7. Valor Comercial e Impacto na Indústria

Este caso representa uma mudança estrutural no design de eletrônicos automotivos, passando do "empilhamento de múltiplos dispositivos" para a "integração funcional".

A série JRN, com suas características de baixa limitação, alta resposta e rejeição de larga banda, não apenas resolve desafios de verificação, mas também promove a padronização da cadeia de suprimentos, ajudando os clientes a adotar rapidamente plataformas globais sob as normas ISO e CISPR.

8. Conclusão

A solução integrada JRN da Jaron demonstra um avanço claro no projeto automotivo de compatibilidade eletromagnética (EMC) — menos componentes, validação mais rápida, menor custo e maior consistência.

Oferece benefícios mensuráveis para a confiabilidade do sistema motor e estabelece um padrão para a próxima geração de eletrônicos automotivos.

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