การปรับแต่ง EMC สำหรับมอเตอร์ปัดน้ำฝนที่ Chengdu Huachuan Automotive

1. ข้อมูลพื้นฐานของลูกค้า: ความท้าทายในการตรวจสอบและยืนยันผลสำหรับผู้จัดจำหน่ายชั้นนำระดับ Tier-1 ในอุตสาหกรรมยานยนต์

บริษัทเฉิงตูหัวชวน อิเล็กทริก เป็นผู้จัดจำหน่ายชิ้นส่วนยานยนต์ภายในประเทศระดับ Tier-1 ที่มีชื่อเสียง ซึ่งให้บริการระบบยกกระจกหน้าต่าง ที่ปัดน้ำฝน และระบบควบคุมตัวถังรถแก่ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่หลายราย แพลตฟอร์มมอเตอร์ที่ปัดน้ำฝนของบริษัท ซึ่งใช้โครงสร้างแหล่งจ่ายไฟ DC 12V ต้องการการออกแบบที่กะทัดรัดและตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนการทดสอบ EMC กลายเป็นอุปสรรคสำคัญที่ทำให้โครงการล่าช้า

ในการทดสอบตามมาตรฐาน ISO 7637-2 ลูกค้าพบว่า:

แรงดันตกค้างจากวิธีการเหนี่ยวนำแรงดัน (ระดับ 3) เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้;

วิธีการฉีดกระแสไฟฟ้า (ระดับ 4) แสดงอาการรบกวนชั่วขณะในทิศทางกลับ

สัญญาณรบกวน EMI สูงเกินไปในช่วงการสลับขั้วของมอเตอร์ ทำให้เกิดการรบกวนสัญญาณ CAN ของตัวควบคุม

พวกเขาใช้วิธีรวมกันระหว่างตัวดูดซับ RC และไดโอด TVS แต่ปัญหายังคงอยู่: แรงดันคลัมป์ของ TVS ยังไม่ต่ำพอ การดูดซับแบบ RC เสื่อมสภาพอย่างมากเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง และการตรวจสอบยืนยันต้องใช้การทดสอบซ้ำหลายรอบ โดยเฉลี่ยแล้วใช้เวลาถึง 6 สัปดาห์ต่อรอบ

2. การวิเคราะห์ปัญหา: ต้นทุนของการออกแบบที่ใช้หลายองค์ประกอบ

ทีมวิศวกรของ Huachuan สังเกตเห็นปัญหาหลักสองประการระหว่างการทดสอบ:

แรงดันสูงสุดช่วงสลับขั้วสูงถึง 80V เมื่อมอเตอร์ปัดน้ำฝนเปลี่ยนทิศทางขณะทำงานที่ความเร็วสูง แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ (back EMF) ทันทีจะเกินขีดจำกัดทนทานของระบบ ทำให้ตัวควบคุมรีเซ็ต

ความหนาแน่นสเปกตรัมของสัญญาณรบกวนความถี่สูงเกินขีดจำกัด การทับซ้อนกันของกระบวนการสลับขั้วผ่านแปรงคาร์บอนและการควบคุมความเร็วด้วย PWM สร้างสัญญาณรบกวนแบบแบนด์วิดธ์กว้าง ซึ่งเกินขีดจำกัด CISPR 25 ในช่วงความถี่ 10–200MHz

แม้เครือข่าย RC/TVS แบบดั้งเดิมจะสามารถลดพีคได้บางส่วน แต่ไม่สามารถจัดการกับปัญหาทั้งการรบกวนความถี่กว้าง (broadband interference) และความต้องการแรงดันยึดต่ำ (low clamping requirements) ได้พร้อมกัน

นี่คือช่องทางเทคโนโลยีที่เจียหลงเข้ามาแทรกแซงอย่างแม่นยำ

3. วิธีแก้ปัญหา: การออกแบบป้องกัน EMC แบบบูรณาการของ Jaron

ทีมวิศวกรของเจียหลงเสนอวิธีแก้ปัญหาร่วมกันสำหรับโครงการนี้ โดยใช้ JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A) และ JRN16B475MXG (4.7µF, 16VDC, 1200A)

อุปกรณ์ทั้งสองตัวถูกใช้กับแปรงมอเตอร์และแหล่งจ่ายไฟของคอนโทรลเลอร์ตามลำดับ เพื่อสร้างสถาปัตยกรรมการยับยั้งแบบบูรณาการ "สองจุดเชื่อมต่อ"

จุดเด่นของการออกแบบ

① เวลาตอบสนองต่ำกว่า 25 นาโนวินาที เพื่อยับยั้งไฟกระชากอย่างรวดเร็ว

② ความจุระดับไมโครฟารัด สำหรับการกรองความถี่ต่ำที่ดียิ่งขึ้น

③ ชั้นประกอบเซรามิก-วาไรสเตอร์ ช่วยให้มั่นใจในเสถียรภาพของแรงดันตกค้างต่ำ

④ เข้ากันได้กับแพ็กเกจ PCB ที่มีอยู่เดิม ไม่จำเป็นต้องเดินสายใหม่

โครงสร้างเซรามิก-โมฟแบบไฮบริดช่วยให้มั่นใจได้ถึงแรงดันตกค้างต่ำ (<45V) และการลดสัญญาณรบกวนแบบความถี่กว้าง โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนเลย์เอาต์ การเปลี่ยนแบบปลั๊กแอนด์เพลย์นี้ช่วยทำให้กระบวนการตรวจสอบความถูกต้องง่ายขึ้น

4. ผลการตรวจสอบ

การทดสอบดำเนินการโดยใช้วิธีแรงดันไฟฟ้าที่นำผ่านตามมาตรฐาน ISO 7637-2 ระดับ 3 และวิธีกระแสไฟฟ้า ระดับ 4

ต่อไปนี้คือผลการเปรียบเทียบการทดสอบ:

การวิเคราะห์ผลลัพธ์: ทั้งที่อุณหภูมิ 25°C และ 85°C ระบบ JRN ยังคงรักษาระดับแรงดันไว้อย่างมั่นคง โดยมีคลื่นแรงดันตกค้างเรียบเนียนและไม่มีการเด้งซ้ำ

หลังจากได้รับสัญญาณต่อเนื่อง 50 ครั้ง อุปกรณ์ไม่แสดงอาการเสื่อมสภาพ แสดงให้เห็นถึงความมั่นคงทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม

5. ความคิดเห็นจากลูกค้าและผลกระทบต่อการผลิตจำนวนมาก

ทีมวิศวกรของ Huachuan ได้ให้ข้อเสนอแนะในช่วงระยะต้นแบบ:

"โซลูชันแบบบูรณาการทำให้เราสามารถผ่านการทดสอบทั้งหมดได้ในครั้งเดียว โดยก่อนหน้านี้เราต้องปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ซ้ำแล้วซ้ำเล่า แต่ตอนนี้ไม่จำเป็นต้องดีบักอีกต่อไป"

ในช่วงขั้นตอนการผลิตจำนวนมาก ลูกค้ารายงานว่า:

โมดูลมอเตอร์แต่ละตัวมีจำนวนชิ้นส่วนน้อยกว่าเดิม 3 ชิ้น

ต้นทุนต่อ BOM ลดลงประมาณ 0.12 ดอลลาร์สหรัฐ

เวลาในการตรวจสอบความถูกต้องลดลง 40 ชั่วโมง

อัตราการผ่านการทดสอบ EMC เพิ่มขึ้นเป็น 98.5%

6. สรุปทางเทคนิคและบทเรียนที่สำคัญ

① อุปกรณ์รวม EMC เหมาะสำหรับการใช้งานมอเตอร์หลายตัว เช่น ที่ปัดน้ำฝน, ระบบยกกระจก, ที่นั่ง และฝาท้าย

② ค่าความจุระดับไมโครฟารัด (µF) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำ ช่วยลดเสียงรบกวนจากการสลับวงจรได้อย่างมีนัยสำคัญ

③ การวางตำแหน่งแบบปิดใกล้แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนมีความสำคัญต่อความสำเร็จ โดยยิ่งระยะทางสั้นเท่าไร การลดทอนสัญญาณรบกวนก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น

④ การทดสอบแบบวงจรปิด: โมเดล PSpice + สคริปต์ ISO ช่วยลดระยะเวลาการตรวจสอบ

7. คุณค่าทางธุรกิจและผลกระทบต่ออุตสาหกรรม

กรณีนี้แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในด้านการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์ จาก "การซ้อนอุปกรณ์หลายตัว" ไปสู่ "การรวมฟังก์ชัน"

ซีรีส์ JRN ด้วยคุณสมบัติการแคลมป์ต่ำ การตอบสนองสูง และสามารถกรองความถี่กว้างได้ ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาการตรวจสอบเท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการทำให้ห่วงโซ่อุปทานเป็นมาตรฐาน ช่วยให้ลูกค้าสามารถนำแพลตฟอร์มระดับโลกไปใช้ได้อย่างรวดเร็วภายใต้มาตรฐาน ISO และ CISPR

8. สรุป

โซลูชันรวมแบบบูรณาการ JRN ของ Jaron แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าอย่างชัดเจนในด้านการออกแบบ EMC สำหรับยานยนต์—ชิ้นส่วนน้อยลง การตรวจสอบความถูกต้องเร็วขึ้น ต้นทุนต่ำลง และความสอดคล้องกันที่สูงขึ้น

มอบประโยชน์ที่วัดผลได้ต่อความน่าเชื่อถือของระบบมอเตอร์ และกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์รุ่นถัดไป

Wiper Motor EMC | Chengdu Huachuan | ซีรีส์ JRN | ความสอดคล้องตามมาตรฐาน ISO 7637-2 | อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานยนต์