FPDLINK的電火花干擾優(yōu)化

隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展其電氣化程度越來(lái)越深，從而其各種前/后裝設(shè)備的電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)車(chē)輛安全而言也愈加重要。例如根據(jù)GB/T 19056-2012和JT-T794-2011標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)載MDVR等產(chǎn)品就需強(qiáng)制通過(guò)電火花干擾測(cè)試以確保其穩(wěn)定可靠工作。

而與此同時(shí)，在目前MDVR智能化的趨勢(shì)下（AI），需要更精確的攝像頭視頻數(shù)據(jù)用于AI分析。此時(shí)用TI的FPDLINK-III來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸，相較傳統(tǒng)的模擬視頻信號(hào)傳輸優(yōu)勢(shì)明顯，但挑戰(zhàn)的是：在上述電火花干擾測(cè)試方面，F(xiàn)PDLINK更高頻的信號(hào)傳輸也更易受到干擾，本文即主要針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行原理剖析，并整理相應(yīng)優(yōu)化方法以應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)。

1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图案蓴_途徑

電火花干擾實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂蓞⒖枷聢Dfig.1，同時(shí)實(shí)驗(yàn)用電火花信號(hào)規(guī)格如table.1。

Fig.1電火花干擾實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

Tabl.1電火花信號(hào)規(guī)格

通過(guò)上圖我們可看出，電火花干擾實(shí)驗(yàn)基本等效于存在外界強(qiáng)干擾源情況下的EMC抗擾測(cè)試(EMS)，此時(shí)受測(cè)終端設(shè)備被電火花所激發(fā)電磁場(chǎng)通過(guò)輻射的方式所干擾，而主要傳遞途徑包含F(xiàn)PDLINK傳輸線以及受測(cè)設(shè)備PCB走線等，后續(xù)我們也就分別從這兩個(gè)方面來(lái)簡(jiǎn)述其原理及優(yōu)化方式。

2. 干擾原理及優(yōu)化方式

a. PCB干擾

實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的電火花會(huì)激發(fā)強(qiáng)電磁場(chǎng)，此時(shí)受測(cè)設(shè)備也隨之處于一個(gè)很強(qiáng)的輻射環(huán)境下，而其中的PCB會(huì)從兩個(gè)方面被干擾并產(chǎn)生噪聲電壓/電流，從而影響系統(tǒng)正常工作：

一是PCB不同網(wǎng)絡(luò)/層間有寄生電容（網(wǎng)絡(luò)鋪銅面積越大寄生電容越大），此時(shí)會(huì)在該寄生電容上耦合產(chǎn)生電壓噪聲，從而影響系統(tǒng)正常工作。

另一是PCB上構(gòu)成回路的走線可等效看成感性線圈，在強(qiáng)磁場(chǎng)的影響下會(huì)耦合產(chǎn)生噪聲電流，通過(guò)板上阻抗最終也可轉(zhuǎn)化為噪聲電壓從而影響系統(tǒng)正常工作。

下圖模型可幫助進(jìn)一步理解上述兩種干擾形成的過(guò)程。

Fig.2干擾耦合方式

基于以上原理，對(duì)于電火花干擾，在PCB上我們可做如下優(yōu)化來(lái)提升其抗擾能力：

盡量用多層板（單層板往往會(huì)導(dǎo)致各電源/信號(hào)至地的走線回路更大，從而產(chǎn)生如上更大的感性耦合干擾）

設(shè)置單獨(dú)的電源層和地層

多層板的板層間距盡量大些，從而減小寄生電容隨之減少如上的容性耦合干擾

高速信號(hào)線需避免回路中有空隙/阻斷等

Fig.3 PCB layout建議

同時(shí)原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，在各芯片VDD或其他管腳上放置單獨(dú)的退耦電容也是一個(gè)消除該干擾的常用方法。（信號(hào)管腳需留意退耦電容是否影響正常通信等）

Fig.4退耦電容

最后，對(duì)于這種情況下PCB的輻射干擾，一個(gè)完全閉封的導(dǎo)電金屬外殼或板上屏蔽罩也有很好的優(yōu)化作用，但這種方式對(duì)產(chǎn)品成本影響較大，建議根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品情況酌情考慮。

b. 傳輸線干擾

傳輸線干擾的模型比較簡(jiǎn)單，此時(shí)可將傳輸線看作一根長(zhǎng)的天線，在電火花實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的射頻干擾環(huán)境下會(huì)直接產(chǎn)生噪聲從而影響正常視頻信號(hào)質(zhì)量。

所以在傳輸線的干擾優(yōu)化上，一個(gè)良好的線纜屏蔽層就非常重要，推薦如下類(lèi)型的STP與屏蔽同軸線。

fig.5 STP線

fig.6屏蔽同軸線

建議將屏蔽線接頭撥線部分延伸入金屬外殼內(nèi)部而不要暴露在外面，同時(shí)線纜屏蔽層接大地以為干擾信號(hào)提供良好的耗散回路。

fig.7傳輸線連接處理

除了線纜屏蔽，另外一個(gè)可以對(duì)傳輸線干擾優(yōu)化的方式是，在線纜的輸入端放一個(gè)共模電感，可參照TI-FPDLINK芯片的參考設(shè)計(jì)（如下為DS90UB954參考設(shè)計(jì)），這樣對(duì)已經(jīng)耦合進(jìn)傳輸線的噪聲也能起來(lái)一定濾除作用。

fig.8 FPDLINK輸入共模濾波

審核編輯：郭婷