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車電系統的無形保護-車電系統之電磁相容防制設計
  • 發布年度:2014
  • 主要類別:EMC技術
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 車電系統發展處 姚啟駿

    現今科技日新月異,消費者對於車內電子產品的需求也逐年增加,為符合未來節能環保的安全趨勢,許多的車用系統開始導入電子化設計,如智慧安全的倒車輔助(Parking Assist System)、電動輔助轉向 (Electrical Power Steering)或車道維持輔助 (Lane Keeping Assist)等,藉由這些智慧科技,不僅可帶給駕駛更為智慧化與便利操控的體驗,亦能提供更安全的行車環境;但由於車輛電子領域操作環境複雜且其關乎駕駛安全,因而產品電磁相容(Electromagnetic Compatibility, EMC)議題將更顯重要。

    什麼是電磁相容?其實像生活中所使用的電子產品,如手機、音響等,在運作時都會產生電磁波,交互影響產生電磁干擾,輕則產生雜訊,重則發生功能異常。以汽車產品為例,電磁相容可以分為電磁耐受(Electromagnetic Susceptibility, EMS)與電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)兩大部分,EMS即為系統對於周遭環境的抗干擾能力,EMI則為系統本身產生的干擾或雜訊程度,為確保車輛系統的穩定性與安全性,相關的國際規範或法令皆有規定,像是常見的ECE-R10或ISO-11452標準等。

    電子相關技術的進步,訊號線頻率已由早期的低頻,漸漸走向高速訊號線,產生出的PI(Power Integrity)與SI(Signal Integrity)問題,更是增加產品的開發難度;為減少產品開發後期的電磁相容除錯成本,在初期的硬體設計規劃時,就應將EMC防治的概念與PCB Layout技巧導入設計中,如在進行電路板線路佈局前須要對電路做分類,對於電路上的訊號種類、電源電路與高速訊號等線路,都必須清楚了解,再根據EMC設計準則,適當設計各板層堆疊、走線方式、電源/訊號完整性與接地平面等,即可解決大部分電磁相容所產生的問題。

    車輛中心(ARTC)於2011年開始參加經濟部標檢局所舉辦之EMC電磁相容設計競賽,其中產業組之參賽隊伍不乏微星科技、威盛電子等知名大廠,在眾多競爭對手中,ARTC已經連續三年獲得產業組甲等獎項肯定,從產品設計初期即導入電磁模擬設計,利用電磁模擬軟體進行先期最佳化設計,如訊號品質、電磁干擾模擬等驗證(如圖1所示),改善大部分系統於開發時非功能性的問題,有效的縮短產品開發時程與相關研發成本。車電產品開發流程(如圖2所示)包括完整的系統功能規劃、硬體設計、電磁相容除錯與系統驗證等,而良好的電磁相容設計將提高系統的穩定性與可靠度,使產品能在設計完成後快速符合商品化需求,ARTC未來亦會持續透過相關車電產品系統開發研究,建立更為完善之EMC防制設計技術能量。

    圖1 電磁模擬與電路分析
    圖2 車用電子系統開發流程

     

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