電磁干擾格局繼續(xù)快速發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)的成熟、自動駕駛汽車的爆炸性增長以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的廣泛部署給EMI/EMC設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。對于汽車應(yīng)用來說，最重要的是，攝像頭實現(xiàn)中同軸電纜供電系統(tǒng)的激增為管理共享傳輸線上的電源和高速數(shù)據(jù)信號帶來了獨特的要求。

不斷變化的標準和要求

近年來，監(jiān)管環(huán)境顯著擴大。美國汽車工程師協(xié)會現(xiàn)在維護著 30 多項 EMC 相關(guān)標準，反映了汽車電子日益復雜的發(fā)展。這些要求涉及自動駕駛汽車傳感器系統(tǒng)、V2X 通信、高壓電動汽車動力總成和高級攝像頭系統(tǒng)。同時，新的 CISPR 標準現(xiàn)在適用于高達 71 GHz 的 5G 毫米波頻率，而 IEC 增加了對密集部署場景中物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備抗擾度的要求。

IEEE 802.3bt 和新興的汽車同軸電纜供電標準現(xiàn)在需要考慮 EMI 范圍，以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，這可能與現(xiàn)代汽車應(yīng)用最相關(guān)。這代表了與主要關(guān)注低于 100 MHz 頻率的傳統(tǒng) EMI 控制的重大轉(zhuǎn)變。

同軸電纜供電：新的 EMI 范式

PoC 系統(tǒng)提出了傳統(tǒng) EMI 文獻中未充分解決的獨特挑戰(zhàn)。現(xiàn)代汽車 PoC 實施必須以高達 2.4 GHz 的頻率傳輸數(shù)據(jù)，同時傳輸直流電源和低頻控制信號。這創(chuàng)造了一個復雜的電磁環(huán)境，傳統(tǒng)的濾波方法往往被證明是不夠的。

根本挑戰(zhàn)在于頻率分離。這些系統(tǒng)需要直流超低阻抗的供電路徑、數(shù)據(jù)頻率的高隔離濾波以及數(shù)據(jù)傳輸頻段中的最小插入損耗。與可以獨立優(yōu)化電源和信號路徑的傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，PoC 系統(tǒng)需要同時解決這兩種功能的集成解決方案。

共模 EMI 在 PoC 實施中提出了特殊的挑戰(zhàn)。中心導體和屏蔽層之間的干擾耦合會破壞電力傳輸和數(shù)據(jù)完整性。先進的偏置三通設(shè)計現(xiàn)在在直流路徑上集成了寬帶鐵氧體抑制器、用于數(shù)據(jù)隔離的傳輸線變壓器和集成的 ESD 保護。一些制造商已開始將 EMI 抑制元件直接集成到 PoC 電纜組件中，包括分布式鐵氧體負載和優(yōu)化的屏蔽端接。

有源 EMI 控制進步

傳統(tǒng)的被動濾波仍然至關(guān)重要，但主動技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了顯著變化?，F(xiàn)代擴頻實現(xiàn)現(xiàn)在包括自適應(yīng)跳頻，其中電源轉(zhuǎn)換器根據(jù)實時 EMI 測量動態(tài)調(diào)整其開關(guān)頻率。事實證明，這種方法在汽車應(yīng)用中特別有價值，在汽車應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換器必須避免干擾關(guān)鍵系統(tǒng)，例如 GPS 和防撞雷達。

機器學習已經(jīng)開始改變主動 EMI 濾波。先進的系統(tǒng)現(xiàn)在使用 AI 算法來預(yù)測干擾模式并先發(fā)制人地調(diào)整消除信號，與傳統(tǒng)的反應(yīng)方法相比，性能提高了 20 dB 以上。這些自我優(yōu)化的有源濾波器可根據(jù)不斷變化的系統(tǒng)條件不斷調(diào)整其傳遞函數(shù)，在 EMI 源隨駕駛條件動態(tài)變化的汽車應(yīng)用中尤其有價值。

汽車特定挑戰(zhàn)

電動汽車動力總成引入了全新的 EMI 考慮因素。工作電壓為400V至800V的高壓系統(tǒng)，結(jié)合頻率超過1 MHz開關(guān)的寬禁帶半導體，可產(chǎn)生遠至GHz范圍的EMI。電動汽車中的長高壓電纜充當高效的天線，需要遠遠超出傳統(tǒng)負載點濾波的分布式 EMI 抑制策略。

現(xiàn)代車輛集成了數(shù)十種傳感器，包括攝像頭、雷達和激光雷達，這些傳感器必須共存而不會相互干擾。這種多傳感器環(huán)境需要系統(tǒng)級 EMI 設(shè)計，而不是組件級解決方案。此外，網(wǎng)絡(luò)安全考慮現(xiàn)在會影響 EMI 濾波器的設(shè)計，因為電磁輻射可能會泄露有關(guān)車輛系統(tǒng)和作的敏感信息。

組件和設(shè)計演變

組件規(guī)格已經(jīng)發(fā)展以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。現(xiàn)代 EMI 抑制電容器提供從直流到 1 GHz 以上的有效濾波，而先進的鐵氧體材料可實現(xiàn)高達 6 GHz 的共模扼流圈。PCB 布局指南變得更加嚴格，與傳統(tǒng)的 λ/10 間距相比，對于 1 GHz 以上的頻率，現(xiàn)在需要每 λ/20 進行一次過孔縫合。

測試方法也發(fā)生了類似的變化。EMC 驗證現(xiàn)在包括在實際條件下在實際車輛中進行測試，而不僅僅是實驗室環(huán)境。一些先進的汽車系統(tǒng)具有實時 EMI 監(jiān)控功能，以檢測運行過程中的退化或干擾。

期待

當今的 EMI 控制不僅需要了解傳統(tǒng)的濾波原理，還需要了解現(xiàn)代電子系統(tǒng)的系統(tǒng)級相互作用。主動濾波、人工智能增強的適應(yīng)和特定于應(yīng)用程序的解決方案（例如同軸電纜供電所需的解決方案）的集成代表了當前的技術(shù)水平。

在這種環(huán)境中取得成功需要一種整體方法，將傳統(tǒng)的無源濾波作為基礎(chǔ)、用于增強性能的主動技術(shù)、針對專用系統(tǒng)的特定應(yīng)用解決方案以及實際作條件下的實際驗證相結(jié)合。隨著電磁環(huán)境變得越來越復雜，復雜的 EMI 控制策略對于系統(tǒng)可靠性和法規(guī)遵從性將變得更加重要