Комплексное решение для автомобильных двигателей постоянного тока с поддержкой EMC

1. Отраслевой контекст: ЭМС становится скрытым риском в автомобильных двигателях

В современных автомобилях одновременно работает более двадцати двигателей постоянного тока — для стеклоподъёмников, дворников, задних дверей, регулировки сидений, топливных насосов и вентиляторов систем отопления и кондиционирования. Каждый двигатель генерирует электромагнитные помехи (ЭМИ) и переходные импульсные перенапряжения, которые распространяются по проводке и нарушают работу модулей управления. Эти помехи могут вызывать сбои в связи или привести к необратимым повреждениям, если их не фильтровать должным образом.

Традиционные защитные сети используют RC-цепочки, TVS-диоды и EMI-конденсаторы. Однако такой подход с использованием множества дискретных компонентов приводит к высокой стоимости перечня материалов (BOM), большим габаритам платы, низкой согласованности и более длительным циклам валидации. По мере перехода автопроизводителей к модульным и компактным конструкциям, интегрированная защита от ЭМП становится необходимой.

2. Технический прорыв: интегрированное решение JRN/JRT для подавления ЭМП и защиты от перенапряжений

Серия JRN/JRT от Jaron использует многослойную керамическую структуру с композитным MOV, обеспечивающую фильтрацию ЭМП, ограничение напряжения и поглощение энергии в одном устройстве. Такая интеграция заменяет до трёх дискретных компонентов, упрощая конструкцию и повышая общую стабильность.

Ключевые характеристики

Каждое устройство способно подавлять импульсные перенапряжения до 1200 А с временем отклика менее 25 нс и обеспечивает ёмкость до 4,7 мкФ для широкополосной фильтрации ЭМП. Устройство соответствует стандартам ISO 7637-2 и ISO 16750-2, идеально подходит для поставщиков автомобильной продукции первого и второго уровня.

3. Принцип работы: Быстрый отклик и низкое остаточное напряжение

• Слой фильтрации ЭМП: Использует керамику с высокой диэлектрической проницаемостью для создания пути с низким импедансом на высоких частотах, эффективно снижая коммутационные переходные процессы и шум щеточно-коллекторного узла.
• Слой поглощения варистором: Использует свойства проводимости MOV-чипов при высоком напряжении для поглощения и перенаправления энергии импульсных перенапряжений на землю.
  
• Совместное управление: согласование толщины диэлектрика с нелинейным коэффициентом обеспечивает стабильное напряжение фиксации и короткое время отклика.

Такая гибридная конструкция обеспечивает плавный переход от высокого импеданса к состоянию фиксации в течение наносекунд, предотвращая выброс напряжения.

4. Подтверждение и результаты испытаний

Случай А: Chengdu Huachuan Denso (система стеклоочистителя/подъемника окон)

• Напряжение платформы: 12 В
• Традиционное решение: RC + TVS
• Альтернативное решение: JRN16B105MXG (1 мкФ, 16 В постоянного тока, 800 А)
• Стандарт испытаний: ISO 7637-2 уровень 3

Сравнение результатов:

• Остаточное напряжение снижено на 38 % (с 72 В до 45 В)
• ЭМИ снижена на 18 дБ
• Площадь печатной платы сокращена на 58%
• Стабильность производства улучшена на 30%

Случай Б: Вэньчжоу Шэнхуабо (двигатель сиденья/система задней двери)

• Напряжение платформы: 24 В
• Компонент: JRT26B225MXG (2,2 мкФ, 26 В пост. тока, 800 А)
• Стандарт проверки: ISO 16750-2, выброс напряжения при отключении нагрузки
• Результаты: пик напряжения при всплеске контролировался ниже 82 В, прошел испытание уровня 4; отличная тепловая стабильность, деградации не наблюдается после 50 импульсов.

5. Сравнительный анализ: преимущества комплексного подхода

Комплексное решение сокращает количество компонентов до 70 %, сокращает время валидации и повышает надежность. Оно упрощает проектирование, сохраняя строгое соответствие стандартам ISO и CISPR.

6. Рекомендации по размещению и реализации

• Устройство должно быть размещено как можно ближе к щеточному узлу двигателя, с кратчайшим расстоянием до контура заземления;
• В экранированных системах заземления оно должно быть сначала подключено к главной шине заземления или корпусному заземлению;
• В применениях с длинными жгутами два устройства могут быть подключены параллельно для повышения согласованности;
• Поддерживает моделирование процесса пайки оплавлением и PSpice-моделирование для оптимизации системы.

7. Перспективы: переход к модульной защите ЭМС

С обновлением стандартов ISO и стандартизацией платформ автопроизводителей интегрированная защита становится тенденцией в автомобильной электронике.

Концепция дизайна серии JRN/JRT широко внедряется в цепочке поставок первого уровня для таких применений, как модули BCM, модули управления двигателями и системы умных сидений. В течение следующих трех лет интегрированные решения защиты заменят более 70% традиционных RC-схем.

8. Заключение

Серия JRN/JRT объединяет три функции в одном устройстве — подавление ЭМП, ограничение напряжения при всплесках и поглощение энергии.
Благодаря времени отклика менее 25 нс и ёмкости на уровне мкФ, данное решение упрощает проектирование схемы, снижает стоимость компонентов (BOM) и гарантирует соответствие автомобильным стандартам ISO.
Для глобальных поставщиков первого и второго уровней такая интеграция знаменует важный шаг к созданию более умной, быстрой и безопасной автомобильной электроники.

Автомобильная ЭМС | Интегрированная защита от ЭМП и перенапряжений | Серия JRN | Защита DC-двигателей | ISO 7637-2