电池管理系统(BMS)传导骚扰整改与分析
2017-08-17 14:59 共有 人浏览
一、背景描述:
      按照汽车电子标准要求,车载设备需要满足相应的汽车电磁兼容标准要求,一般EMI需满足标准GBT 18655 Class 3等级要求。
      客户系统现使用URB2405YMD-6WR3、B0560LS-1W应用于新能源汽车电池管理系统(BMS)中,对电源端口进行传导骚扰电压法、电流法测试时,均不能满足标准要求。为此,对设备的传导骚扰性能进行分析和整改。

                         图1 电压法原始测试结果                                                              图2 电流法原始测试结果

二、原因分析:
      根据初始测试结果发现,电压法、电流法低中高频均存在超标。现场对客户系统进行了测试方法与板级分析,分析结果如下:
1、测试方法:
     按照电压法测试方法,LISN与EUT的电源连接线长为200mm+200mm(如图3中的“6”),而客户端初始测试时,线长有几米长度,不符合标准测试条件。


图3 电压法测试布置图

2、输入滤波:

     根据URB2405YMD-6WR3技术手册推荐电路,此电路满足信息技术设备EN 55022标准的EMI Class B等级要求,测试频率0.15MHz-30MHz。而汽车电子GBT 18655标准的测试频率为0.15MHz-108MHz,同时汽车电子的Class 3级的限值远远比信息技术设备的Class B限值要低。因此在进行滤波电路设计时,考虑到的需要更多,而且要兼顾输入与输出滤波。

图4 电源原始滤波电路

     从图4可以看出,整个系统输入端、输出端只有简单的电容与差模电感滤波,很难满足汽车电子标准要求
3、PCB布局:
     从整个设备可以看出,输入端滤波电路的整个地是一大块,各种信号共一个地,重点是未经过滤波电路,因此此电路布局方式容易导致滤波电路失效或弱化滤波效果
三、整改过程:
根据原因分析,并结合以下改善方法:
1、完善测试方法,将电源线设备在400mm左右;
2、通过割板,将输入地进行分割(无法完全分割),在输入端增加如图5滤波电路
3、在URB2405YMD-6WR3的输入正与输出正、输入负与输出负各增加一个1nF/2KV 1206 的陶瓷电容
4、在输入电源线上套磁环



图5 整改输入滤波电路


  

图6 整改后电压法测试结果

    从图6可以看出,结合上述四个措施后,电压法测试可以满足汽车标准GBT 18655 Class 3级要求(由于增加外围电路后无法使用金属外壳,所以测试结果是裸板测试)。

                                                       

图7 整改后电流法测试结果

    从图7可以看出,结合上述四条措施,电流法测试无法满足汽车标准GBT 18655 Class 3级要求,超标3dB,只能满足Class 2等级(由于增加外围电路后无法使用金属外壳,所以测试结果是裸板测试)。

四、整改总结:
1、测试方法:汽车电子传导骚扰电压法、电流法及辐射骚扰测试,测试布置均存在较大区别,同时不同的测试布置对测试结果会产生较大的影响,因此,进行测试时应严格按照标准布置进行测试。
2、滤波电路:汽车电子EMI等级相对信息技术设备标准,限值要求低很多,因此,在进行EMI滤波
电路设计时,需要考虑的多一些。针对滤波电路的设计,可以参考整改过程中的第2、第3点,同时由于整个设备的信号线与电源线绑在一起,因此建议在URB2405YMD-6WR3的输出端增加一个共模电感进行滤波处理,减小噪声通过输出耦合。
3、PCB布局:滤波电路布局时,尽量走直接方式,同时如果其他信号要与电源共地,需要经过滤波电路之后再与地相连接,避免滤波电路失效。

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