Tối ưu hóa EMC cho động cơ gạt nước tại Chengdu Huachuan Automotive

1. Bối cảnh khách hàng: Các thách thức kiểm định tại nhà cung cấp phụ tùng ô tô bậc nhất

Chengdu Huachuan Electric là nhà cung cấp nội địa bậc nhất nổi tiếng trong lĩnh vực phụ tùng ô tô, cung cấp các hệ thống nâng hạ cửa sổ, gạt mưa và điều khiển thân xe cho nhiều hãng sản xuất ô tô (OEM). Nền tảng động cơ gạt mưa của công ty, dựa trên kiến trúc nguồn điện 12V DC, yêu cầu cấu trúc nhỏ gọn và tốc độ phản hồi cao. Tuy nhiên, giai đoạn kiểm tra EMC đã trở thành điểm nghẽn nghiêm trọng gây chậm trễ dự án.

Trong thử nghiệm ISO 7637-2, khách hàng phát hiện:

Điện áp dư do xung gây ra theo phương pháp điện áp truyền dẫn (Cấp 3) vượt ngưỡng cho phép;

Phương pháp tiêm dòng điện (Cấp 4) xuất hiện nhiễu ngược tạm thời;

Các đỉnh nhiễu EMI quá cao trong quá trình chuyển mạch động cơ, gây nhiễu tín hiệu CAN của bộ điều khiển.

Họ ban đầu sử dụng kết hợp bộ hấp thụ RC và điốt TVS, nhưng vấn đề vẫn tiếp diễn: điện áp kẹp của TVS chưa đủ thấp, khả năng hấp thụ của mạch RC suy giảm đáng kể theo sự thay đổi nhiệt độ, và việc xác minh cần thực hiện nhiều vòng kiểm tra lại, với chu kỳ trung bình lên tới 6 tuần.

2. Phân tích vấn đề: Chi phí của các thiết kế đa thành phần

Đội kỹ thuật của Huachuan đã ghi nhận hai vấn đề chính trong quá trình thử nghiệm:

Điện áp đỉnh chuyển mạch đạt mức cao tới 80V. Khi mô-tơ gạt nước đổi chiều ở chế độ tốc độ cao, suất điện động ngược tức thời vượt quá giới hạn chịu đựng của hệ thống, khiến bộ điều khiển bị khởi động lại.

Mật độ phổ EMI tần số cao vượt ngưỡng cho phép. Sự chồng chéo giữa hiện tượng chuyển mạch cổ góp than và điều chỉnh tốc độ bằng PWM tạo ra nhiễu dải rộng, vượt quá giới hạn CISPR 25 trong dải tần 10–200MHz.

Trong khi các mạng RC/TVS truyền thống có thể giảm bớt một phần các đỉnh xung, chúng không thể đồng thời xử lý cả nhiễu băng rộng và yêu cầu kẹp điện áp thấp.

Đây chính là khoảng trống công nghệ mà Jaron đã can thiệp vào.

3. Giải pháp: Thiết kế Bảo vệ EMC Tích hợp JRN

Nhóm kỹ thuật của Jaron đã đề xuất một giải pháp kết hợp cho dự án này bằng cách sử dụng JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A) và JRN16B475MXG (4.7µF, 16VDC, 1200A).

Hai thiết bị này được sử dụng lần lượt cho chổi than động cơ và nguồn cung cấp bộ điều khiển, nhằm xây dựng nên "kiến trúc ức chế tích hợp hai nút".

Điểm nổi bật của thiết kế

① Thời gian phản hồi dưới 25ns để ức chế xung nhanh chóng;

② Khả năng tích điện ở mức µF nhằm tăng cường lọc tần số thấp;

③ Lớp composite gốm - biến trở đảm bảo độ ổn định điện áp dư thấp;

④ Tương thích với các gói PCB hiện có, loại bỏ nhu cầu đi dây lại.

Cấu trúc gốm lai - MOV đảm bảo điện áp dư thấp (<45V) và ức chế nhiễu băng thông rộng, mà không cần thay đổi bố trí. Giải pháp thay thế cắm là chạy này làm đơn giản hóa quá trình xác nhận.

4. Kết quả xác nhận

Các thử nghiệm được thực hiện bằng phương pháp điện áp dẫn theo ISO 7637-2 ở mức 3 và phương pháp dòng điện ở mức 4.

Dưới đây là các kết quả so sánh thử nghiệm:

Phân tích kết quả: Ở cả 25°C và 85°C, sơ đồ JRN duy trì kẹp ổn định với dạng sóng điện áp dư trơn tru và không có hiện tượng nảy lại thứ cấp.

Sau 50 xung liên tiếp, thiết bị không cho thấy dấu hiệu suy giảm, chứng minh tính ổn định nhiệt tuyệt vời.

5. Phản hồi của khách hàng và tác động đến sản xuất hàng loạt

Đội ngũ kỹ sư Huachuan đã cung cấp phản hồi trong giai đoạn mẫu thử:

"Giải pháp tích hợp cho phép chúng tôi vượt qua tất cả các bài kiểm tra ngay từ lần đầu tiên. Trước đây, chúng tôi phải liên tục điều chỉnh thông số; giờ đây, không cần gỡ lỗi nữa."

Trong giai đoạn sản xuất hàng loạt, khách hàng báo cáo:

Mỗi mô-đun động cơ thiếu 3 linh kiện;

Chi phí trên mỗi BOM giảm khoảng 0,12 USD;

Thời gian xác thực giảm 40 giờ;

Tỷ lệ đạt bài kiểm tra EMC tăng lên 98,5%.

6. Tóm tắt kỹ thuật và các bài học chính

① Các thiết bị tích hợp EMC phù hợp với các ứng dụng nhiều động cơ như cần gạt nước, cửa sổ điện, ghế ngồi và cửa cốp.

② Điện dung cấp µF đặc biệt quan trọng trong việc triệt tiêu nhiễu tần số thấp, giảm đáng kể tiếng ồn chuyển mạch.

③ Việc bố trí kín gần nguồn gây nhiễu là yếu tố then chốt để thành công; khoảng cách càng ngắn thì hiệu quả triệt tiêu nhiễu càng cao.

④ Kiểm thử vòng kín: Mô hình PSpice + kịch bản ISO rút ngắn chu kỳ xác minh.

7. Giá trị Kinh doanh và Tác động Ngành

Trường hợp này đại diện cho sự chuyển dịch cơ cấu trong thiết kế điện tử ô tô, từ "xếp chồng nhiều thiết bị" sang "tích hợp chức năng."

Dòng JRN, với đặc tính kẹp thấp, đáp ứng nhanh và loại bỏ dải tần rộng, không chỉ giải quyết các thách thức kiểm chứng mà còn thúc đẩy chuẩn hóa chuỗi cung ứng, giúp khách hàng nhanh chóng áp dụng các nền tảng toàn cầu theo cả tiêu chuẩn ISO và CISPR.

8. Kết luận

Giải pháp tích hợp JRN của Jaron thể hiện bước tiến rõ rệt trong thiết kế EMC ô tô—ít linh kiện hơn, xác thực nhanh hơn, chi phí thấp hơn và độ nhất quán cao hơn.

Nó mang lại lợi ích đo lường được cho độ tin cậy hệ thống động cơ và đặt ra tiêu chuẩn mẫu mực cho thế hệ điện tử ô tô tiếp theo.

EMC Động cơ Gạt nước | Chengdu Huachuan | Dòng JRN | Tuân thủ ISO 7637-2 | Điện tử Ô tô