โซลูชันแบบบูรณาการ EMC สำหรับมอเตอร์กระแสตรงในอุตสาหกรรมยานยนต์

1. พื้นหลังอุตสาหกรรม: EMC กลายเป็นความเสี่ยงแฝงในมอเตอร์ยานยนต์

ในรถยนต์สมัยใหม่ มีมอเตอร์กระแสตรงทำงานพร้อมกันมากกว่ายี่สิบตัว สำหรับระบบเปิด-ปิดหน้าต่าง, ที่ปัดน้ำฝน, ฝาท้าย, ที่ปรับเบาะ, ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง และพัดลมระบบควบคุมอุณหภูมิภายในห้องโดยสาร แต่ละมอเตอร์สร้างสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และแรงดันไฟกระชากชั่วขณะ ซึ่งสามารถเดินทางผ่านสายเคเบิลและรบกวนโมดูลควบคุม สัญญาณรบกวนเหล่านี้อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการสื่อสาร หรือความเสียหายถาวรหากไม่มีการกรองอย่างเหมาะสม

เครือข่ายป้องกันแบบดั้งเดิมใช้ตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุ (RC snubbers), ไดโอด TVS และตัวเก็บประจุ EMI อย่างไรก็ตาม การใช้หลายชิ้นส่วนประกอบนี้ทำให้ต้นทุน BOM สูง พื้นที่บนบอร์ดใหญ่ ความสม่ำเสมอต่ำ และวงจรการตรวจสอบรับรองยาวนานขึ้น เมื่อผู้ผลิกรถยนต์เปลี่ยนมาใช้การออกแบบแบบโมดูลาร์และกะทัดรัด อุปกรณ์ป้องกัน EMC แบบรวมจึงเริ่มมีความจำเป็นมากขึ้น

2. การก้าวหน้าทางเทคนิค: โซลูชัน JRN/JRT ป้องกัน EMI + ไฟกระชากแบบรวม

ซีรีส์ JRN/JRT จาก Jaron ใช้โครงสร้างคอมโพสิตเซรามิกหลายชั้นร่วมกับ MOV ซึ่งให้ความสามารถในการกรอง EMI การควบคุมแรงดัน และการดูดซับพลังงานในอุปกรณ์เดียว การรวมนี้สามารถแทนที่ชิ้นส่วน discrete ได้สูงสุดถึงสามตัว ช่วยลดความซับซ้อนของการออกแบบและเพิ่มเสถียรภาพโดยรวม

ข้อมูลจำเพาะหลัก

อุปกรณ์แต่ละตัวสามารถยับยั้งไฟกระชากได้สูงสุด 1200A โดยมีเวลาตอบสนองต่ำกว่า 25 นาโนวินาที พร้อมทั้งให้ค่าความจุสูงสุดถึง 4.7µF สำหรับการกรอง EMI แบบแบนด์วิดธ์กว้าง ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน ISO 7637-2 และ ISO 16750-2 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ระดับ Tier-1 และ Tier-2

3. หลักการทำงาน: การตอบสนองรวดเร็วและแรงดันตกค้างต่ำ

• ชั้นกรอง EMI: ใช้เซรามิกที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง เพื่อสร้างเส้นทางความถี่สูงที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ ลดสัญญาณเปลี่ยนสถานะฉับพลันและเสียงรบกวนจากการสลับวงจรของแปรงคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ชั้นดูดซับแบบวาไรสเตอร์: ใช้คุณสมบัติการนำไฟฟ้าภายใต้แรงดันสูงของชิป MOV เพื่อดูดซับและเบี่ยงเบนอนุภาคพลังงานไฟกระชากไปยังพื้นดิน
  
• การควบคุมแบบร่วมมือ: การจับคู่ความหนาของไดอิเล็กทริกกับสัมประสิทธิ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้น ทำให้มั่นใจได้ถึงแรงดันยึดจับที่เสถียรและเวลาตอบสนองที่สั้น

การออกแบบแบบไฮบริดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเปลี่ยนผ่านอย่างราบรื่นจากภาวะต้านทานสูงไปสู่สถานะการยึดจับภายในระดับนาโนวินาที โดยหลีกเลี่ยงแรงดันเกิน

4. การตรวจสอบและผลการทดสอบ

กรณีศึกษา A: เฉิงตูหัวชวนเดนโซ (ระบบปัดน้ำฝน/ระบบยกกระจกหน้าต่าง)

• แรงดันแพลตฟอร์ม: 12V
• วิธีแก้ไขแบบดั้งเดิม: RC + TVS
• วิธีแก้ไขแบบทดแทน: JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A)
• มาตรฐานการทดสอบ: ISO 7637-2 Level 3

เปรียบเทียบผลลัพธ์:

• แรงดันตกค้างลดลง 38% (จาก 72V เป็น 45V)
• ลดการแผ่รังสี EMI ลงได้ 18dB
• ประหยัดพื้นที่ PCB ได้ 58%
• ปรับปรุงความสม่ำเสมอในการผลิตได้ 30%

กรณีศึกษา B: Wenzhou Shenghuabo (ระบบมอเตอร์ที่นั่ง/ระบบฝาท้าย)

• แรงดันแพลตฟอร์ม: 24V
• ชิ้นส่วน: JRT26B225MXG (2.2µF, 26VDC, 800A)
• มาตรฐานการตรวจสอบ: ISO 16750-2 Load Dump
• ผลลัพธ์: ควบคุมแรงดันไฟกระชากสูงสุดไว้ต่ำกว่า 82V ผ่านการทดสอบระดับ 4; มีเสถียรภาพทางความร้อนดีเยี่ยม ไม่มีการเสื่อมสภาพหลังจากผ่านการทดสอบ 50 ครั้ง

5. การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: ข้อดีของแนวทางแบบบูรณาการ

โซลูชันแบบบูรณาการช่วยลดจำนวนชิ้นส่วนลงได้สูงสุดถึง 70% ลดระยะเวลาการตรวจสอบความถูกต้อง และเพิ่มความน่าเชื่อถือ โดยยังคงทำให้การออกแบบเรียบง่ายขึ้น พร้อมรักษามาตรฐานความสอดคล้องที่แข็งแกร่งตามมาตรฐาน ISO และ CISPR

6. เคล็ดลับการจัดวางและการนำไปใช้งาน

• อุปกรณ์ควรติดตั้งให้อยู่ใกล้ปลายแปรงมอเตอร์มากที่สุด เท่าที่จะเป็นไปได้ โดยมีระยะทางสั้นที่สุดไปยังวงจรต่อพื้นดิน
• ในระบบต่อพื้นดินแบบมีเกราะกำบัง อุปกรณ์ควรต่อเข้ากับพื้นดินหลักหรือพื้นดินของตัวเรือนก่อน
• ในแอปพลิเคชันที่ใช้สายไฟยาว สามารถต่ออุปกรณ์สองตัวแบบขนานกันเพื่อเพิ่มความสม่ำเสมอ
• รองรับการจำลองการไหลกลับ (reflow simulation) และการสร้างแบบจำลอง PSpice เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ

7. แนวโน้มในอนาคต: สู่การป้องกัน EMC แบบโมดูลาร์

ด้วยการปรับปรุงมาตรฐาน ISO และการกำหนดมาตรฐานแพลตฟอร์มของผู้ผลิตรถยนต์ (OEM) อย่างเป็นระบบ การป้องกันแบบบูรณาการกำลังกลายเป็นแนวโน้มในอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

แนวคิดการออกแบบของซีรีส์ JRN/JRT กำลังได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในห่วงโซ่อุปทานระดับ Tier-1 สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น BCMs, โมดูลควบคุมมอเตอร์ และระบบเบาะอัจฉริยะ ภายในระยะเวลาสามปีข้างหน้า คาดว่าโซลูชันการป้องกันแบบบูรณาการจะเข้ามาแทนที่การออกแบบเครือข่าย RC แบบดั้งเดิมมากกว่า 70%

8. สรุป

ซีรีส์ JRN/JRT ให้ฟังก์ชันสามประการในอุปกรณ์เดียว ได้แก่ การลดการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) การจำกัดแรงดันไฟกระชาก (surge clamping) และการดูดซับพลังงาน
ด้วยความเร็วในการตอบสนองต่ำกว่า 25 นาโนวินาที และค่าความจุในระดับไมโครฟารัด ทำให้สามารถลดความซับซ้อนของการออกแบบวงจร ลดต้นทุน BOM และรับประกันความสอดคล้องตามมาตรฐานยานยนต์ ISO
สำหรับผู้จัดจำหน่ายระดับ Tier-1 และ Tier-2 ทั่วโลก การรวมฟังก์ชันนี้ถือเป็นก้าวสำคัญสู่ระบบอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ที่ชาญฉลาด ก้าวหน้า และปลอดภัยยิ่งขึ้น

Automotive EMC | EMI+Surge Integrated | JRN Series | DC Motor Protection | ISO 7637-2