汽车电子系统同时面临更宽的噪声频带、更严格的EMC要求和更高的工作温度。片状铁氧体磁珠可在信号线或电源线上提供高频阻抗,但车载应用还必须核对温度等级、额定电流降额、封装、安装方式和AEC-Q200符合性。原文介绍的高温系列覆盖-55°C至+150°C。
1 汽车电子为何需要宽频静噪
汽车音响、信息娱乐、ADAS和自动驾驶功能增加后,无线接口数量和半导体工作频率持续提高,传导与辐射噪声路径也随之增加。与一般设备常用的CISPR 22相比,车载设备通常按更严格的CISPR 25进行评估,关注频带可从150 kHz附近的AM广播延伸到数GHz无线业务。
铁氧体磁珠的阻抗随频率上升,在FM调谐器频段至GHz范围内能够耗散高频噪声能量。材料配方和较低杂散电容有助于维持高频阻抗,使单个器件可覆盖较宽频带。实际选型仍需按目标频率查看阻抗曲线,而不能只依据某个标称阻抗值。
图1 车载EMC关注频带与典型片状铁氧体磁珠阻抗特性
2 传感器接口需要抗扰度而不只是排放控制
发动机和排气系统利用温度、流量、压力等传感器支持燃烧与排放控制。ADAS和自动驾驶系统还依靠环境传感器识别行人和障碍物,并参与转向、制动和加速控制。噪声不仅可能造成外部辐射超标,也可能进入传感器线路,降低感知可靠性。
在传感器信号线或供电路径中使用合适的磁珠,可以增加高频噪声通路的阻抗,从而改善系统抗扰度。磁珠结构简单、尺寸小、成本相对低,适合在一条线路上处理宽频噪声;但必须同时检查直流电阻、额定电流和信号完整性。
3 高温要求来自安装位置和设备小型化
高温并不只出现在发动机本体。为了减轻线束重量,ECU可能布置在发动机舱;设备小型化又会使磁珠靠近发热半导体。发动机与排气传感器本身也处于高温区域。这些因素使125°C以上的保证温度逐渐成为实际需求。
图2 车内不同温度区域及需要高温保证的电子设备
原文所述车载磁珠符合AEC-Q200,并通过材料和结构设计覆盖发动机舱环境。这里的温度保证是器件规格的一部分,不能用常温阻抗曲线替代;设计者应在最高环境温度下核对阻抗、直流电阻、额定电流和可靠性条件。
4 150°C系列的安装方式和用途
150°C产品包括适合焊接贴装的镀锡外电极系列,并提供面向导电胶贴装的选择。原文列出的焊接系列包括1005尺寸的BLM15HD_BH1、BLM15HG_BH1和BLM15PX_BH1,以及1608尺寸的BLM18AG_BH1、BLM18BD_BH1、BLM18KG_BH1和BLM18KG_JH1,还有2012尺寸的BLM21AG_BH1与BLM21PG_BH1。
不同系列的用途并不相同。BLM15HD与BLM15HG面向约1 GHz的高频对策,BLM15PX适合电源线;BLM18AG和BLM21AG覆盖低频至宽频噪声,BLM18BD偏向信号线;BLM18KG系列以较低直流电阻服务电源线,其中JH1版本支持最高4 A;BLM21PG适合最高约3.3 A的电源线路。最终数值应以所选具体料号的数据手册为准。
表1 原文所列150°C片状铁氧体磁珠系列与主要额定条件
5 在125°C以上执行电流降额
保证150°C并不表示器件在整个温区都能保持常温额定电流。原文系列分别规定125°C和150°C条件下的额定电流,并在超过约125°C后执行降额。设计应以磁珠局部温度为依据,局部温度还包括环境温度和I²R自热。
图3 150°C磁珠在高温区的额定电流降额概念
车载磁珠的选型顺序可归纳为:确定EMC目标频带和噪声模式,选择具有足够高频阻抗的系列;按信号线或电源线要求核对直流电阻与额定电流;再结合封装、贴装工艺、AEC-Q200和最高工作温度进行降额。这样才能同时满足噪声抑制、功能安全和长期可靠性要求。