車(chē)載攝像頭的EMC問(wèn)題案例

一前言

如今，車(chē)載攝像頭已經(jīng)不再僅僅是一個(gè)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(chē)記錄儀以及自動(dòng)駕駛輔助功能，車(chē)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(shí)別道路標(biāo)志、檢測(cè)障礙物、監(jiān)控駕駛員狀態(tài)，甚至與其他車(chē)輛和交通設(shè)施進(jìn)行通信。

下面分享一個(gè)關(guān)于車(chē)載攝像頭的EMC問(wèn)題案例。

二實(shí)際案例

下圖為某款車(chē)載攝像頭通過(guò)車(chē)載國(guó)標(biāo)三輻射測(cè)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(hù)的主機(jī)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(cè)試的組成為：電池12V、筆記本電腦、車(chē)載攝像頭、以及網(wǎng)線(xiàn)和電源線(xiàn)。

使用的電池一般不存在輻射問(wèn)題，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)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(wèn)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(jìn)行測(cè)試整改的時(shí)候發(fā)現(xiàn)該筆記本電腦是沒(méi)有輻射超標(biāo)問(wèn)題的，所以我們把問(wèn)題點(diǎn)定位在網(wǎng)絡(luò)攝像頭為輻射產(chǎn)生的源頭。

該車(chē)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(hào)）、SOC（對(duì)sensor輸出的信息進(jìn)行處理、計(jì)算以及控制）、多個(gè)DCDC模塊（給各個(gè)功能器件進(jìn)行供電）、網(wǎng)絡(luò)變壓器模塊。

通常情況下，我們會(huì)在可能產(chǎn)生超標(biāo)問(wèn)題的位置使用頻譜儀進(jìn)行近場(chǎng)探測(cè)，但是由于電路板較小，近場(chǎng)探測(cè)無(wú)法準(zhǔn)確探測(cè)到超標(biāo)具體源頭，于是我采用控制變量法，將各個(gè)DCDC模塊拆除，使用直流源進(jìn)行供電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)噪聲問(wèn)題依然存在，沒(méi)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(cè)試頻點(diǎn)不超標(biāo)了，說(shuō)明該噪聲有可能是因?yàn)镻HY芯片通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器與電腦傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的路徑過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致超標(biāo)。

上圖為電壓型驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)變壓器，它由輸入端線(xiàn)圈，輸出端線(xiàn)圈和鐵芯組成，當(dāng)輸入端線(xiàn)圈中通過(guò)電流時(shí)，會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)感應(yīng)輸出端線(xiàn)圈中的電流，從而實(shí)現(xiàn)電壓和電流的變化。電壓變化比例取決于輸入端線(xiàn)圈和輸出端線(xiàn)圈的匝數(shù)比。它通過(guò)將差模耦合和線(xiàn)圈耦合相結(jié)合的過(guò)濾器增強(qiáng)PHY傳輸?shù)牟罘?a target="_blank">信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸，并將電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為不同電平連接線(xiàn)的另一端。其次，它隔離線(xiàn)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(guò)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)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(jì)得并不合理，網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸出地與輸入地是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符，說(shuō)明這兩個(gè)地之間并未進(jìn)行隔離，這會(huì)形成地環(huán)路問(wèn)題，使電流在不同的接地路徑流動(dòng)產(chǎn)生輻射問(wèn)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(hào)中各串入一個(gè)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(jìn)行屏蔽，也就是使用帶屏蔽的網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行測(cè)試。如果想要節(jié)省帶屏蔽的網(wǎng)線(xiàn)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(guò)第一種方法整改后的測(cè)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(guò)測(cè)試，說(shuō)明噪聲的路徑確實(shí)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(wèn)題，最根本的方法是要找到噪聲的源頭，但是有時(shí)候由于電路初始設(shè)計(jì)問(wèn)題，我們無(wú)法從源頭進(jìn)行整改，這時(shí)候我們也可以從路徑上入手整改，對(duì)噪聲源頭進(jìn)行屏蔽、接地、濾波。

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