車載攝像頭的EMC案例分享

一前言

如今，車載攝像頭已經(jīng)不再僅僅是一個輔助設(shè)備，而是逐漸成為了智能駕駛系統(tǒng)中不可或缺的一部分。360度全景監(jiān)控、行車記錄儀以及自動駕駛輔助功能，車載攝像頭的應(yīng)用范圍不斷拓展，技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。它能夠識別道路標(biāo)志、檢測障礙物、監(jiān)控駕駛員狀態(tài)，甚至與其他車輛和交通設(shè)施進行通信。

下面分享一個關(guān)于車載攝像頭的EMC問題案例。

二實際案例

下圖為某款車載攝像頭通過車載國標(biāo)三輻射測試的數(shù)據(jù)，我們可以看到在48MHz到68MHz左右有一些雜亂的尖刺超標(biāo)，142MHz到175MHz左右也有一些雜亂的尖刺超標(biāo)。

由于客戶的主機不在，我們只能使用電腦與攝像頭模擬傳輸數(shù)據(jù)，所以該測試的組成為：電池12V、筆記本電腦、車載攝像頭、以及網(wǎng)線和電源線。

使用的電池一般不存在輻射問題，因為它是通過化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進行釋放能量。市面上大多數(shù)知名度較低品牌的筆記本電腦是有可能存在EMC輻射超標(biāo)問題，而我們使用的是筆記本電腦是惠普的PROBOOK，我們?nèi)粘Ｊ褂迷摴P記本進行測試整改的時候發(fā)現(xiàn)該筆記本電腦是沒有輻射超標(biāo)問題的，所以我們把問題點定位在網(wǎng)絡(luò)攝像頭為輻射產(chǎn)生的源頭。

該車載攝像頭組成：sensor(傳感器，采集外部環(huán)境物理信息轉(zhuǎn)化為電信號)、SOC(對sensor輸出的信息進行處理、計算以及控制)、多個DCDC模塊(給各個功能器件進行供電)、網(wǎng)絡(luò)變壓器模塊。

通常情況下，我們會在可能產(chǎn)生超標(biāo)問題的位置使用頻譜儀進行近場探測，但是由于電路板較小，近場探測無法準(zhǔn)確探測到超標(biāo)具體源頭，于是我采用控制變量法，將各個DCDC模塊拆除，使用直流源進行供電測試，發(fā)現(xiàn)噪聲問題依然存在，沒有改變。然后我將攝像頭的網(wǎng)絡(luò)變壓器拆除，其它擺放和工作狀態(tài)正常，發(fā)現(xiàn)測試頻點不超標(biāo)了，說明該噪聲有可能是因為PHY芯片通過網(wǎng)絡(luò)變壓器與電腦傳輸數(shù)據(jù)時的路徑過長導(dǎo)致超標(biāo)。

上圖為電壓型驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)變壓器，它由輸入端線圈，輸出端線圈和鐵芯組成，當(dāng)輸入端線圈中通過電流時，會在鐵芯中產(chǎn)生一個磁場，這個磁場會感應(yīng)輸出端線圈中的電流，從而實現(xiàn)電壓和電流的變化。電壓變化比例取決于輸入端線圈和輸出端線圈的匝數(shù)比。它通過將差模耦合和線圈耦合相結(jié)合的過濾器增強PHY傳輸?shù)牟罘?a target="_blank">信號的數(shù)據(jù)傳輸，并將電磁場轉(zhuǎn)換為不同電平連接線的另一端。其次，它隔離線連接到不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的不同電平，防止不同的電壓通過網(wǎng)絡(luò)線路傳輸，從而損壞設(shè)備。

(1)首先，我們可以看到原理圖設(shè)計得并不合理，網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸出地與輸入地是同一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符，說明這兩個地之間并未進行隔離，這會形成地環(huán)路問題，使電流在不同的接地路徑流動產(chǎn)生輻射問題;

(2)其次，我們需要在網(wǎng)絡(luò)變壓器與PHY芯片之間的TX和RX差分信號中各串入一個共模濾波器TLCMI 2012-2-900TF;

(3)最后，我們需要在網(wǎng)絡(luò)變壓器靠近電腦位置進行屏蔽，也就是使用帶屏蔽的網(wǎng)線進行測試。如果想要節(jié)省帶屏蔽的網(wǎng)線成本，我們也可以將網(wǎng)絡(luò)變壓器更換成內(nèi)部帶共模的網(wǎng)絡(luò)變壓器。

通過第一種方法整改后的測試數(shù)據(jù)如下圖，我們可以看到噪聲還是存在，但是已經(jīng)可以通過測試，說明噪聲的路徑確實是網(wǎng)絡(luò)變壓器，而且措施也是非常有效的。

三總結(jié)

解決EMC問題，最根本的方法是要找到噪聲的源頭，但是有時候由于電路初始設(shè)計問題，我們無法從源頭進行整改，這時候我們也可以從路徑上入手整改，對噪聲源頭進行屏蔽、接地、濾波。

在本文中的案例分析中，我們就是通過工作原理排除非噪聲源，然后通過控制變量法，找到可以降低噪聲的路徑，并且進行整改，從而解決輻射問題。