今天在深圳進(jìn)行《開關(guān)電源技術(shù)＆汽車電子》主題中談到汽車電子－新能源技術(shù)的電磁兼容問題，我有分析新能源汽車電子的EMC問題，EMC的三要素已經(jīng)成為了我們的行動(dòng)大綱；EMC三要素：干擾源－耦合路徑－敏感設(shè)備；從理論上三要素如果解決處理好任意一個(gè)因素就構(gòu)不成干擾或騷擾的問題；
　　EMC＝EMI＋EMS；對于EMS的三要素：干擾源（比如外部施加EFT，ESD，SURGE）通過傳遞路徑（耦合路徑）到我們的敏感電路產(chǎn)生噪聲干擾；功率半導(dǎo)體電子線路的功能及性能的問題！
　　對于EMI的三要素：騷擾源（內(nèi)部電路的du／dt（電壓突變）＆di／dt（電流突變））通過傳遞路徑到等效天線的模型被我們的EMI的測試接收機(jī)接收；就形成了我們的EMI數(shù)據(jù)－必須達(dá)到無線電通信限值的要求！
　　我的EMI的理論是先分析再設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)性價(jià)比化原則！如下圖：

　　通過上圖我從EMI的正向設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的講述：對于功率半導(dǎo)體電子線路；
　　A．確認(rèn)有哪些噪聲源；
　　B．分析噪聲源的特性；相關(guān)資料可以通過網(wǎng)絡(luò)搜索作者名字或觀看；（我的理論：先分析再設(shè)計(jì)；了解噪聲源頭特性是關(guān)鍵）！
　　C．確認(rèn)噪聲源的傳遞路徑；這也是我們大多數(shù)工程師處理EMI－Issue時(shí)的著手點(diǎn)；（處理的手段和方法）；EMI的耦合路徑：感性耦合；容性耦合；傳導(dǎo)耦合；輻射耦合！
　　D．對上述的結(jié)果進(jìn)行分析確認(rèn)后；就會(huì)有化的設(shè)計(jì)！
　　針對新能源汽車電子SiC器件替代IGBT器件其明顯優(yōu)勢：功率損耗降低
　　效率高，提高電池續(xù)航能力！同時(shí)器件的高溫高壓高頻更小體積帶來優(yōu)越性會(huì)更明顯；
　　下面就新能源汽車電氣系統(tǒng)拓?fù)湟约案鞑考腅MI干擾參考圖示分析！

　　新能源汽車的干擾主要來自于：主驅(qū)，空調(diào)，DC－DC，輔驅(qū)等電氣設(shè)備；從實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)來看，目前系統(tǒng)的EMC問題90％于逆變器及電機(jī)！
　　解決了逆變器及電機(jī)（電控主驅(qū)）的EMI問題，就基本完成了主要的工程設(shè)計(jì)了。
　　1．我們先來分析逆變器＆電機(jī)：差模干擾源及耦合路徑！

　　通過示波器我們能測量到逆變器的輸出電流和主回路直流電壓上的高頻分量！如上圖的波形圖示！　　如果我們采用的IGBT功率器件開關(guān)改變電流的通路，可以測量到續(xù)流二極管反向恢復(fù)特性有高頻振蕩環(huán)流（本體二極管的反向恢復(fù)特性?。┤绻覀儗GBT采用寬禁帶半導(dǎo)體SiC器件就可以改善其反向恢復(fù)電流的問題，同時(shí)提高效率！

　　SiC器件體二極管的1200V／10A反向恢復(fù)特性如下：反向恢復(fù)電流小不到3A；

　　注意在應(yīng)用時(shí)，SiC的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和IGBT有相似的設(shè)計(jì)應(yīng)用－參考如下：

　　A．如上圖所示使用以Zener diode作為驅(qū)動(dòng)的正負(fù)電壓的控制方法
　　B．對于驅(qū)動(dòng)IC而言，其看到的Vcc為0～24V，但對MOSFET而言，其Vgs得到數(shù)值由于zener diode的電壓差，在Vout輸出其負(fù)電壓為－4V，而Vout輸出為正電位位時(shí)將會(huì)為20V！
　　C．有的SiC MOS建議以－5～20V的范圍SiCMOSFET組件可獲得較佳的性能！
　　D．如果在使用上有Ringing問題，需要增加Snubber或在Gate端加入磁珠減少振蕩情況！
　　2．我們再來分析逆變器＆電機(jī)：共模干擾源及耦合路徑！

　　我們知道功率半導(dǎo)體電子線路其共模騷擾路徑是我們EMI騷擾源的重要干擾；解決共模干擾是我們設(shè)計(jì)的關(guān)鍵！進(jìn)行共模騷擾源的電子線路等效如下：

　　SiC器件替代IGBT；EMI更難？EMI傳導(dǎo)＆輻射問題怎么破？逆變器＆電機(jī)：SiC器件開關(guān)du／dt＆di／dt在時(shí)域的噪聲問題分析！

　　電壓突變＆電流突變的兩種噪聲模式在開關(guān)過程中都會(huì)引起EMI的問題！SiC 其高的du／dt 更明顯！

　　SiC－MOS特性：
　　A．快的開關(guān)速度
　　B．低的開關(guān)損耗
　　C．高的du／dt
　　SiC－MOS在汽車電子的優(yōu)勢：
　　A．功率損耗降低；效率高，提高電池續(xù)航能力；
　　B．高溫高壓高頻；更小體積
　　SiC－MOS在汽車電子的EMI問題：
　　A．更高的du／dt；di／dt
　　B．電力電子功率器件在EMI騷擾源端的電壓電流振蕩
　　那么我們設(shè)計(jì)的機(jī)理：
　　從噪聲源頭出發(fā)，了解寄生分布參數(shù)為線，通過路徑來優(yōu)化EMI設(shè)計(jì)！我提供完整的電子線路的解決思路進(jìn)行參考－如下所示；
　　EMI傳導(dǎo)的問題通過插入濾波器（共模電感＆磁環(huán)如圖示）進(jìn)行優(yōu)化；通過噪聲源特性／優(yōu)化路徑進(jìn)行EMI輻射的設(shè)計(jì)；
　　新能源汽車電子系統(tǒng)－再通過屏蔽連接線＆電纜布局走線同時(shí)優(yōu)化EMI！達(dá)到化的設(shè)計(jì)！參考思路如下：
　　雙絞線可以有效地屏蔽磁場干擾，屏蔽線可以有效地屏蔽靜電干擾；
　　關(guān)鍵的信號線，如SiC／IGBT門極驅(qū)動(dòng)信號，CAN通信用雙絞線或雙絞屏蔽線等；
　　信號線屏蔽層單端接地，且應(yīng)選擇干凈穩(wěn)定的地，例如控制器外殼，車身，發(fā)送或接收端的地（抗干擾）；
　　動(dòng)力線屏蔽層兩端接機(jī)箱和電機(jī)外殼，構(gòu)成一個(gè)完整的屏蔽體，使共模電流不從其他導(dǎo)體返回（降干擾，這和信號線屏蔽層單端接地抗干擾不同）；
　　屏蔽層用航空接頭360°良好連接；
　　對重要的信號線，每根信號線分配一根地線；
　　動(dòng)力線布線的環(huán)路面積越小越好；
　　動(dòng)力線與信號線、控制線盡可能遠(yuǎn)離，切忌近距離平行布線，否則要認(rèn)真處理好各自的屏蔽層接地，套金屬波紋管；
　　敏感部件和系統(tǒng)盡量遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源；
　　信號線要貼近底盤布線；
　　通過電器設(shè)備的合理布局，使布線盡可能短等等。
　　更多設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐及技術(shù)交流；請關(guān)注阿杜老師！
　　杜佐兵
　　電磁兼容（EMC）線上＆線下講師
　　杜佐兵老師在電子行業(yè)從業(yè)近20年，是國家電工委員會(huì)注冊EMC工程師，武漢大學(xué)光電工程學(xué)院、光電子半導(dǎo)體激光技術(shù)。目前專注于電子產(chǎn)品的電磁兼容設(shè)計(jì)、開關(guān)電源及LED背光驅(qū)設(shè)計(jì)