Комплексне рішення для автомобільних двигунів постійного струму з інтегрованою системою ЕМС

1. Контекст галузі: електромагнітна сумісність стає прихованим ризиком у автомобільних двигунах

У сучасних автомобілях одночасно працює понад двадцять двигунів постійного струму — для склопідйомників, дворников, кришки багажника, регулювання сидінь, паливних насосів та вентиляторів системи опалення, вентиляції та кондиціонування. Кожен двигун створює електромагнітні перешкоди (ЕМП) та короткочасні перенапруги, які поширюються через електропроводку й заважають роботі контрольних модулів. Ці перешкоди можуть спричинити помилки у зв'язку або постійні пошкодження, якщо їх не фільтрувати належним чином.

Традиційні мережі захисту використовують RC-ланцюги, діоди TVS та конденсатори ЕМІ. Однак такий багатокомпонентний підхід призводить до високої вартості компонентів, великого розміру друкованої плати, поганої узгодженості та довших циклів перевірки. Оскільки автовиробники переходять до модульних і компактних конструкцій, інтегрований захист від електромагнітних перешкод стає необхідним.

2. Технічний прорив: інтегроване рішення JRN/JRT для електромагнітних перешкод + імпульсний захист

Серія JRN/JRT від Jaron використовує багаршарову керамічно-варисторну структуру, яка забезпечує фільтрацію електромагнітних перешкод, обмеження напруги та поглинання енергії в одному пристрої. Ця інтеграція замінює до трьох дискретних компонентів, спрощує конструкцію та покращує загальну стабільність.

Ключові характеристики

Кожен пристрій може придушувати стрімкі сплески струму до 1200 А з часом реакції менше 25 нс, забезпечуючи при цьому ємність до 4,7 мкФ для широкосмугового фільтрування електромагнітних перешкод. Відповідає стандартам ISO 7637-2 та ISO 16750-2, ідеально підходить для постачальників автомобільної продукції першого та другого рівня.

3. Принцип роботи: швидка реакція та низька залишкова напруга

• Шар фільтрації ЕМІ: використовує кераміку з високою діелектричною сталою для створення шляху з низьким опором та високою частотою, що ефективно зменшує комутаційні перехідні процеси та шум комутації вуглецевих щіток.
• Шар поглинання варистора: використовує властивості високої напруги чипів MOV для поглинання та відведення енергії сплеску на землю.
  
• Спільне керування: узгодження товщини діелектрика з нелінійним коефіцієнтом забезпечує стабільну напругу затискання та короткий час відгуку.

Ця гібридна конструкція забезпечує плавний перехід із стану високого опору до стану затискання протягом наносекунд, уникнувши перенапруги.

4. Перевірка та результати тестування

Випадок А: Chengdu Huachuan Denso (система дворников/підйомника скла)

• Напруга платформи: 12 В
• Традиційне рішення: RC + TVS
• Альтернативне рішення: JRN16B105MXG (1 мкФ, 16 В пост. струму, 800 А)
• Стандарт тестування: ISO 7637-2 Рівень 3

Порівняння результатів:

• Залишкова напруга зменшена на 38% (з 72 В до 45 В)
• Випромінювання ЕМІ зменшено на 18 дБ
• Площа друкованої плати зменшена на 58%
• Узгодженість виробництва покращено на 30%

Випадок Б: Веньчжоу Шенхуабо (мотор сидіння/система багажника)

• Напруга платформи: 24 В
• Компонент: JRT26B225MXG (2,2 мкФ, 26 В пост. струму, 800 А)
• Стандарт перевірки: ISO 16750-2 Скидання навантаження
• Результати: пікова напруга імпульсу контролювалася нижче 82 В, пройдено тест рівня 4; чудлива термічна стабільність, немає деградації після 50 імпульсів.

5. Порівняльний аналіз: Переваги комплексного підходу

Інтегроване рішення зменшує кількість компонентів до 70%, скорочує час валідації та підвищує надійність. Це спрощує проектування, забезпечуючи при цьому стабільну відповідність стандартам ISO та CISPR.

6. Поради щодо розташування та реалізації

• Пристрій слід розміщувати якомога ближче до кінця щіток двигуна, з найкоротшою відстанню до контуру заземлення;
• У системах екранованого заземлення його слід спочатку підключати до головного заземлення або заземлення корпусу;
• У випадках із довгими жгутами можна підключити два пристрої паралельно, щоб підвищити узгодженість;
• Підтримує моделювання процесу оплавлення та PSpice-моделювання для оптимізації системи.

7. Майбутні перспективи: до модульного захисту ЕМС

З оновленням стандартів ISO та стандартизацією платформ OEM інтегрований захист стає тенденцією в автомобільній електроніці.

Концепція дизайну серії JRN/JRT широко впроваджується ланцюгом постачання першого рівня для застосувань, таких як BCM, модулі керування двигунами та інтелектуальні системи сидінь. У наступні три роки інтегровані рішення захисту мають замінити понад 70% традиційних RC-мереж.

8. Висновок

Серія JRN/JRT об'єднує три функції в одному пристрої — подавлення електромагнітних перешкод, обмеження напруги при сплесках та поглинання енергії.
З часом реакції менше 25 нс та ємністю на рівні µF, це спрощує проектування схем, зменшує вартість компонентів (BOM) і гарантує відповідність автомобільним стандартам ISO.
Для глобальних постачальників першого та другого рівня така інтеграція є важливим кроком до створення більш інтелектуальної, швидкої та безпечнішої автомобільної електроніки.

Автомобільна ЕМС | Інтегроване EMI+Surge | Серія JRN | Захист DC-двигуна | ISO 7637-2