자동차 회로 EMI 격퇴: 전문가 설계 팁 5가지
자동차 회로 EMI 분석
EMI(전자기 간섭) 문제는 전자 제품에서 흔히 발생합니다. 전자 장치, 부품, 시스템 간 어디서든 볼 수 있습니다. EMI는 수많은 이유에서 발생하지만 핵심은 단 하나, 정전기 방전(ESD) 간섭입니다. 전자 회로가 정전기에 의해 간섭받게 되는 요소는 두 가지 측면에서 옵니다: 전자 회로의 불합리한 분포 파라미터 설계와 회로 안정성을 저하시키는 환경적 요소로, 최종적으로 간섭을 유발합니다.
자동차가 견디는 EMI는 주로 차량 내 전기 장치에서 유래합니다. 전송 모드는 전도와 복사를 포함하며 간섭 소스에는 회로 네트워크 간섭, 정전기 방전 간섭, 전자기 복사 간섭 등이 포함됩니다.
- 회로 네트워크 간섭은 주로 차량 내 전기 장치에서 유래합니다. 이 장치들은 간섭 펄스 신호를 생성하여 네트워크 주변으로 전자기파 형태로 전송함으로써 주변 라디오 수신 장비의 정상 운행을 방해합니다.
- 전자기 복사 간섭은 회로 전원 온/오프 시 발생하는 급격한 변화(펄스)로 인한 간섭을 의미합니다. 특히 인덕티브 및 커패시티브 캐리어에서 전원 온/오프 순간 갑자기 높은 전압이 발생하여 복사 주파수도 높게 됩니다. 이 유형의 간섭은 차량 탑재 복사 수신 장치에 영향을 줄 뿐만 아니라 자동차 전기 장치에도 다양한 정도로 손상을 줍니다.
차량에 적용되는 모든 종류의 전자 제어 유닛은 안정적인 전원 공급이 제공되지 않으면 정상적으로 작동하지 않습니다. 전원 공급 시스템에서 전압 변동이 발생하자마자 전자 모듈은 정상 상태에서 작동할 수 없게 됩니다.
자동차 회로 설계 팁
차량이 EMI로 인한 이상을 겪지 않도록 하기 위해, 자동차와 자동차 전자 장치가 원활하게 작동할 수 있도록 EMI를 금지하거나 줄이기 위한 예방 조치를 취해야 합니다.
팁 1: 전도성 전자기 간섭 감소
자동차 회로 설계에서 구체적 조치는 다음과 같이 요약할 수 있습니다:
- 각 회로 루프의 유효 면적을 최소화해야 합니다.
- 트랜스포머 누설 인덕턴스로 인한 EMI의 경우, 트랜스포머에 자기 차폐를 구현해야 합니다. 또한 각 루프의 유효 면적을 최소화해야 합니다.
- 심각한 EMI를 겪는 회로의 경우, 이중 선을 적용하여 신호를 전송함으로써 EMI를 줄일 수 있습니다.
팁 2: 자동차 회로 네트워크 간섭 방지
- 자동차 전기 장치 연결 리드를 단축하고 서로 평행하거나 가깝게 배치하지 않아야 합니다.
- 합리적인 리드 배선은 회로 네트워크 간섭 금지에 필수적 역할을 합니다.
- 전원 필터링 커패시턴스를 늘리고 RC 디커플링 회로를 추가하여 회로 커플링을 줄여야 합니다.
팁 3: 자동차 전자기 복사 간섭 방지
- R-C-D 네트워크 보호를 구현해야 합니다.
- 간섭원에서 효과적인 과도 현상 금지 조치를 취해야 합니다. 이는 커패시티브 로드의 전자기 복사를 줄일 뿐만 아니라 커패시티브 로드의 접점을 보호하고 제어합니다.
- 금속 차폐를 적용해야 합니다.
현장의 모든 간섭은 차폐 방법으로 금지할 수 있습니다.
- 모바일 통신 수신 주파수 범위 내에서 알루미늄이 전자기 차폐용으로 보통 선택됩니다. 고주파 스킨 이펙트 덕분에 전자기 차폐막이 너무 두꺼울 필요는 없습니다.
- 비접촉식 엔진 또는 무분배기 점화 시스템을 적용하여 간섭 소스를 제거하고 전자기 복사를 줄일 수 있습니다.
팁 4: 차폐 수행
차폐는 전자기 간섭 방지에 효과적 역할을 합니다. 보통 고전도성 재료를 차폐재로 선택합니다. 고주파 필드 차폐의 우수한 성능은 강철이나 알루미늄 같은 고전도성 재료에 의존하는 반면, 저주파 필드 차폐는 자강철, 철, 베릴륨 합금 같은 높은 투자율 재료에 의존한다는 것이 입증되었습니다. 스파크나 아크를 발생시키기 쉬운 기기는 금속 차폐로 덮어 전자기 호환성(EMC)의 부정적 영향을 제거해야 합니다.
팁 5: 필터링도 EMI 제어의 효율적 방법
필터는 EMI 격퇴에 가장 일반적으로 사용되는 방법으로, 회로 경로를 통해 직접 유입되는 EMI를 저항할 수 있습니다. 신호 진폭 증가가 안티-EMI의 중요한 방법임이 요약되었습니다. 약한 센서 신호의 경우 회로를 증폭하여 진폭을 늘리면 EMI를 대폭 줄일 수 있습니다.
자동차 회로 EMI는 자동차 전자 부품에 많은 나쁜 영향을 미칩니다. 자동차 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 운전자의 안전도 파괴합니다. 그 결과 차량 전자 부품에 대한 EMI 영향을 최소화하고 자동차 운행 안전성과 신뢰성을 보장하기 위해 수많은 예방 조치를 취할 수 있습니다.
이 글은 PCBCart 편집자 도라 양이 작성했으며, 원래 Elektronik Industrie Magazine 2017년 11호 74-76쪽에 게재되었습니다.
참고 자료
- EMI 영향을 줄이는 고속 PCB 배선 기술
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- 자동차 전자 산업 회로 모듈 기반 SMT 납땜 신뢰성 연구
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