針對車用系統要求之電子組件的電磁兼容及質量驗證

林孟蔚

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針對車用系統要求之電子組件的電磁兼容及質量驗證

林孟蔚

（晶焱科技設計研發部，臺灣）

車用電子化已經是現今的趨勢，各種電子零部件從以往的機械式運作都改成電子式運作，使得車內的電子零件越來越多。在此情況下，系統設計需要嚴格的考慮電磁兼容(EMC)的問題，出貨前也需要經過把關。然而此問題并非單一系統設計所應該要解決的事情，電子零件單體若經過嚴格的EMC測試，系統設計(ex : ECU … etc)上也會遇到較少問題，使用上也會較為放心。本篇文章以車用的CAN芯片的電磁兼容驗證來讓讀者了解有那些測試是必須要進行的。

CAN總線；傳送接收器；電磁兼容；AEC-Q認證

1 前言

在進入20世紀80年代，汽車智能化與人性化開始利用電子技術取代舊有設計，日新月異的技術讓汽車開始普及且購入門坎低。正因如此，在汽車相關芯片開發的過程中如何保證使用的電子器件穩定且具有高信賴性就極其重要了。目前，可透過AEC認證機制（Automotive Electronics Council）來把關零件資格與質量體系標準。目的在確認電子組件適合在汽車惡劣環境中使用，不僅在產品的耐受性及可靠性一并進行嚴格的把關，確保達到車規0ppm的要求目標。為了確保芯片質量可達汽車等級使用標準，芯片的生產方必須是具有IATF 16949認證的晶圓與封測廠家，再由委托制造公司基于AEC-Q100的對應要求來進行一系列的卡關。

晶焱科技提供的CAN總線收發器AZCAN1042T（符合ISO 11898-2:2016），支持CAN FD協議速度最高到2Mbps，其SO8封裝兼容目前汽車大量使用的規格。AZCAN1042T滿足了AEC-Q100認證，可達到Automotive Grade level 0（-40℃~+150℃）的溫度范圍。其制造生產是在具有IATF 16949資質認證的生產方，進行最嚴謹的卡控，保證器件在汽車環境使用無慮。

1.1 芯片運作模式及基本身份驗證

AZCAN1042T CAN總線收發器提供兩種工作模式，一種為正常模式而另一種為待機模式 (Standby mode)。當進入待機模式時耗流僅十微安，再透過芯片內部的總線喚醒判斷電路 (Low Power Receiver(LP_RX) +Wake-up filter)偵測CAN總線行為來決定是否喚醒主控制電路，如下圖一所示。CAN收發器本身也提供多種故障安全保護機制 (Fail-safe Protection)，如預防CAN總線被異常占用、電源低電壓偵測和芯片過溫截止保護(Thermal Shutdwon)等等。

圖1

晶焱對AZCAN1042T所進行的基本身份驗證有電性功能測試與信賴度測試，各自表述下。

a.電性測試包含如下表1項目：

表1

b.信賴度測試則參考AEC-Q100-REV-H版本，項目如下表2：

表2

1.2 電磁兼容(EMC)相關測試

AZCAN1042T CAN總線收發器除了基本功能測試完成后，再針對以下幾個EMC測試項目進行驗證。包含的項目參考如下表3：

表3

1.2.1 ESD靜電測試

參考IEC 61000-4-2標準，將CAN收發器直接焊接在Demo board上，芯片的參考地與靜電槍共地來進行測試。分別針對AZCAN1042T單體的腳位(CANH & CANL)采最短距離進行接觸放電測試與空氣放電測試，示意圖分別為下圖2所示。

圖2

1.2.2 ISO 7637 : Test pluses 3a&3b

圖3

AZCAN1042T CAN收發器在汽車環境工作時，會可能遭受機械開關產生的干擾。此干擾特性是受線束分布電容與電感性影響。下圖3左方EV board的TXD端腳為輸入波型(參考黃色訊號波型)，其右方的RXD端腳為輸出訊號(參考綠色訊號波型)，總線利用DCC加上ISO7637 pulse 3a&3b 干擾源，并觀察RXD收下資料的狀況。

圖4可見AZCAN1042T與某商的差異，證實AZCAN 1042T在汽車的惡劣環境對總線強大干擾下，依然可以正常的傳收數據，讓系統增大抗干擾能力進而增加其魯棒性 (Robustness)。

圖4

1.2.3 IEC 61967-4傳導發射測量

IEC 61967是針對集成電路(Integrated circuits)的電磁輻射測試標準，是種采用待測物與發生源設備之間直接耦合的測試方法。其中IEC 61967-4頻率由150kHz到1GHz，測試中比對不同傳輸速度 (500kbps v.s. 2Mbps) 下經由直接耦合所量測到的電磁輻射的特性表現。如圖5。

圖5

1.2.4 EN 55022無線電干擾特性測試

國際標準EN 55022是種針對訊息技術設備(Information Technology Equipment，ITE)的無線電干擾特性限值與測量方式，標準中將產品發射種類分為A類ITE與B類ITE。采用自行設計的電路可參考圖6，再透過第三方實驗室測試出相關數據，如圖七測試結果得知AZCAN1042T符合Ｂ類ITE的限值要求。

圖6

圖7

2 結論

晶焱科技的AZCAN1042T CAN總線收發器，已通過AEC-Q100認證資質。透過本文提到的電磁兼容測試標準可知，AZCAN1042T可滿足ECU系統單元需要通過的電磁兼容等級。此電磁兼容的測試項目可讓系統研發人員在導入CAN總線收發器時，能適當的評估器件在相關測試項目的能力與導入的可行性，縮短系統開發時程。

[1] 令2012年第12號機動車強制報廢標準規定,商務部,發改委,公安部,環境保護部. http: // www.mofcom.gov.cn/article/b/d/201301/2013 0100003957.shtml

[2]楊廣文.汽車經濟使用壽命,交通大辭典:上海交通大學出版社,百度.

[3] IEC 61000-4-2, EMC - Part 4-2 : Testing and measurement techniques -Electrostatic discharge immunity test, International Electrotechni -cal Commission (IEC).

[4] IEC 61000-4-4, EMC-Part 4-4 : Testing and measurement techniques. Electrical fast transient/burst immunity test, International Electrote -chnical Commission (IEC).

[5] ISO 7637-2, Road vehicles - Electrical disturbances from conduction and coupling - Part 2 : Electrical transient conduction along supply lines only, International Organization for Standardization (ISO).

[6] IEC61967-4, Integrated circuits-Measurement of electromagnetic emissions, 150kHz to 1GHz-Part 4 : Measurement of conducted emi -ssions; 1Ω/150Ω direct coupling method, International Electrote -chnical Commission (IEC).

[7] EN 55022, Information technology equipment-Radio disturbance char -acteristics-Limits and methods of measurement.

Electromagnetic compatibility and quality verification of electronic components for vehicle systems

Lin Mengwei

( Jing Yan Science and Technology Design and Research Department, Taiwan )

The automotive component migrates from mechanical to electronic in the automotive application so that more and more electric components are designed in automotive system. Therefore, the EMC issue should be seriously considered in automotive system design. That is not only the issue for the design of system but also involve the EMC performance of electronic component. If the electric component passed the related EMC testing, the robust system design would be piece of cake. In the article, the EMC evaluations for CAN transceiver of the automotive application will be introduced to reader.

CAN bus; transceiver; EMC; AEC-Q certification

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林孟蔚 (1978-)，就職于晶焱科技股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.022