电池管理系统(BMS)传导骚扰整改与分析

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。
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2018-1-11 00:52
8124 0 原作者: FAE来自: 广州金升阳科技有限公司 收藏 分享 邀请


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-6WR3B0560LS-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


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,LISNEUT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2 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3  电源原始滤波电路


        从图3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4 整改输入滤波电路


                          

                                                                                    图5  整改后电压法测试结果


        从图5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)。


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。


3PCB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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