電池管理系統(BMS)傳導騷擾整改與分析
一、背景描述:
按照汽車電子標準要求,車載設備需要滿足相應的汽車電磁兼容標準要求,一般EMI需滿足標準GBT 18655 Class 3等級要求。
客戶系統現使用URB2405YMD-6WR3、B0560LS-1W應用于新能源汽車電池管理系統(BMS)中,對電源端口進行傳導騷擾電壓法、電流法測試時,均不能滿足標準要求。為此,對設備的傳導騷擾性能進行分析和整改。
圖1 電壓法原始測試結果
圖2 電流法原始測試結果
二、原因分析:
根據初始測試結果發現,電壓法、電流法低中高頻均存在超標。現場對客戶系統進行了測試方法與板級分析,分析結果如下:
1、測試方法:
按照電壓法測試方法,LISN與EUT的電源連接線長為200mm+200mm(如圖3中的“6”),而客戶端初始測試時,線長有幾米長度,不符合標準測試條件。
圖3 電壓法測試布置圖
2、輸入濾波:
根據URB2405YMD-6WR3技術手冊推薦電路,此電路滿足信息技術設備EN 55022標準的EMI Class B等級要求,測試頻率0.15MHz-30MHz。而汽車電子GBT 18655標準的測試頻率為0.15MHz-108MHz,同時汽車電子的Class 3級的限值遠遠比信息技術設備的Class B限值要低。因此在進行濾波電路設計時,考慮到的需要更多,而且要兼顧輸入與輸出濾波。
圖4 電源原始濾波電路
從圖4可以看出,整個系統輸入端、輸出端只有簡單的電容與差模電感濾波,很難滿足汽車電子標準要求。
3、PCB布局:
從整個設備可以看出,輸入端濾波電路的整個地是一大塊,各種信號共一個地,重點是未經過濾波電路,因此此電路布局方式容易導致濾波電路失效或弱化濾波效果。
三、整改過程:
根據原因分析,并結合以下改善方法:
1、完善測試方法,將電源線設備在400mm左右;
2、通過割板,將輸入地進行分割(無法完全分割),在輸入端增加如圖5濾波電路;
3、在URB2405YMD-6WR3的輸入正與輸出正、輸入負與輸出負各增加一個1nF/2KV 1206 的陶瓷電容;
4、在輸入電源線上套磁環。
圖5 整改輸入濾波電路
圖6 整改后電壓法測試結果
從圖6可以看出,結合上述四個措施后,電壓法測試可以滿足汽車標準GBT 18655 Class 3級要求(由于增加外圍電路后無法使用金屬外殼,所以測試結果是裸板測試)。
圖7 整改后電流法測試結果
從圖7可以看出,結合上述四條措施,電流法測試無法滿足汽車標準GBT 18655 Class 3級要求,超標3dB,只能滿足Class 2等級(由于增加外圍電路后無法使用金屬外殼,所以測試結果是裸板測試)。
四、整改總結:
1、測試方法:汽車電子傳導騷擾電壓法、電流法及輻射騷擾測試,測試布置均存在較大區別,同時不同的測試布置對測試結果會產生較大的影響,因此,進行測試時應嚴格按照標準布置進行測試。
2、濾波電路:汽車電子EMI等級相對信息技術設備標準,限值要求低很多,因此,在進行EMI濾波電路設計時,需要考慮的多一些。針對濾波電路的設計,可以參考整改過程中的第2、第3點,同時由于整個設備的信號線與電源線綁在一起,因此建議在URB2405YMD-6WR3的輸出端增加一個共模電感進行濾波處理,減小噪聲通過輸出耦合。
3、PCB布局:濾波電路布局時,盡量走直接方式,同時如果其他信號要與電源共地,需要經過濾波電路之后再與地相連接,避免濾波電路失效。
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原文標題:20180328精選-電池管理系統(BMS)傳導騷擾整改與分析
文章出處:【微信號:EMC_EMI,微信公眾號:電磁兼容EMC】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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