FPDLINK的電火花干擾優(yōu)化

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展其電氣化程度越來越深，從而其各種前/后裝設備的電氣系統穩(wěn)定性對車輛安全而言也愈加重要。例如根據GB/T 19056-2012和JT-T794-2011標準，車載MDVR等產品就需強制通過電火花干擾測試以確保其穩(wěn)定可靠工作。

而與此同時，在目前MDVR智能化的趨勢下（AI），需要更精確的攝像頭視頻數據用于AI分析。此時用TI的FPDLINK-III來實現數字視頻信號的傳輸，相較傳統的模擬視頻信號傳輸優(yōu)勢明顯，但挑戰(zhàn)的是：在上述電火花干擾測試方面，FPDLINK更高頻的信號傳輸也更易受到干擾，本文即主要針對該問題進行原理剖析，并整理相應優(yōu)化方法以應對該挑戰(zhàn)。

1. 實驗模型及干擾途徑

電火花干擾實驗模型可參考下圖fig.1，同時實驗用電火花信號規(guī)格如table.1。

Fig.1電火花干擾實驗模型

Tabl.1電火花信號規(guī)格

通過上圖我們可看出，電火花干擾實驗基本等效于存在外界強干擾源情況下的EMC抗擾測試(EMS)，此時受測終端設備被電火花所激發(fā)電磁場通過輻射的方式所干擾，而主要傳遞途徑包含FPDLINK傳輸線以及受測設備PCB走線等，后續(xù)我們也就分別從這兩個方面來簡述其原理及優(yōu)化方式。

2. 干擾原理及優(yōu)化方式

a. PCB干擾

實驗臺中的電火花會激發(fā)強電磁場，此時受測設備也隨之處于一個很強的輻射環(huán)境下，而其中的PCB會從兩個方面被干擾并產生噪聲電壓/電流，從而影響系統正常工作：

一是PCB不同網絡/層間有寄生電容（網絡鋪銅面積越大寄生電容越大），此時會在該寄生電容上耦合產生電壓噪聲，從而影響系統正常工作。

另一是PCB上構成回路的走線可等效看成感性線圈，在強磁場的影響下會耦合產生噪聲電流，通過板上阻抗最終也可轉化為噪聲電壓從而影響系統正常工作。

下圖模型可幫助進一步理解上述兩種干擾形成的過程。

Fig.2干擾耦合方式

基于以上原理，對于電火花干擾，在PCB上我們可做如下優(yōu)化來提升其抗擾能力：

盡量用多層板（單層板往往會導致各電源/信號至地的走線回路更大，從而產生如上更大的感性耦合干擾）

設置單獨的電源層和地層

多層板的板層間距盡量大些，從而減小寄生電容隨之減少如上的容性耦合干擾

高速信號線需避免回路中有空隙/阻斷等

Fig.3 PCB layout建議

同時原理圖設計時，在各芯片VDD或其他管腳上放置單獨的退耦電容也是一個消除該干擾的常用方法。（信號管腳需留意退耦電容是否影響正常通信等）

Fig.4退耦電容

最后，對于這種情況下PCB的輻射干擾，一個完全閉封的導電金屬外殼或板上屏蔽罩也有很好的優(yōu)化作用，但這種方式對產品成本影響較大，建議根據實際產品情況酌情考慮。

b. 傳輸線干擾

傳輸線干擾的模型比較簡單，此時可將傳輸線看作一根長的天線，在電火花實驗產生的射頻干擾環(huán)境下會直接產生噪聲從而影響正常視頻信號質量。

所以在傳輸線的干擾優(yōu)化上，一個良好的線纜屏蔽層就非常重要，推薦如下類型的STP與屏蔽同軸線。

fig.5 STP線

fig.6屏蔽同軸線

建議將屏蔽線接頭撥線部分延伸入金屬外殼內部而不要暴露在外面，同時線纜屏蔽層接大地以為干擾信號提供良好的耗散回路。

fig.7傳輸線連接處理

除了線纜屏蔽，另外一個可以對傳輸線干擾優(yōu)化的方式是，在線纜的輸入端放一個共模電感，可參照TI-FPDLINK芯片的參考設計（如下為DS90UB954參考設計），這樣對已經耦合進傳輸線的噪聲也能起來一定濾除作用。

fig.8 FPDLINK輸入共模濾波

審核編輯：郭婷