自動車用コネクタの電磁干渉防止とソリューション

今日、自動車の電子システムは数百メガヘルツのクロックで動作し、使用されるパルスの前縁と後縁にはサブナノ秒の計画が立てられ、高品質のビデオ回路にはサブナノ秒のピクセルレートが使用されている。このような処理速度の速いテーブル・クリア・エンジニアリングが常に問われている。そこで、車載用コネクタの電磁干渉問題をどのように防止し、対処するかが注目される。発振速度の回路が速くなり（立ち上がり/立ち下がり時間）、電圧/電流レベルが大きくなり、問題が大きくなります。その結果、今日、以前と比較して、電磁両立性（EMC）への対応はより困難になっています。回路の2波セクションに先行する動きの速いパルス電流は、いわゆるディファレンシャル・モードのノイズ源である回路周辺の電磁界が他の部品に結合し、接続された部品に侵入する可能性があることを明らかにしている。合理的または容量的に結合されたノイズはコモンモード干渉である。RF妨害電流は互いに同一であり、システムはノイズ源、"犠牲回路 "または "レシーバー"、ループ（通常はベースプレート）から構成されるとモデル化できる。擾乱の大きさは、ノイズ源の強さ、擾乱電流が移動する領域の大きさ、変化率など、いくつかの要因によって特徴付けられる。そのため、回路内に望ましくない妨害が存在する可能性は高いが、ノイズはほとんど常に協調モデル化される。車載用入出力（I/O）コネクタとシャーシまたはグランドプレーン間にケーブルが接続されると、許容送信周波数を超えるのに十分な数ミリアンペアのRF電流を発生させる特定のRF電圧が存在する。

ノイズのカップリングやコモンモードノイズの伝達は、不合理な計画によって発生する。典型的な原因としては、異なるペアにおける個々の配線の長さが異なっていたり、電源プレーンやシャーシまでの距離が異なっていたりすることが挙げられる。もう一つの原因は、磁気誘導コイルやトランス、コンデンサー、アクティブ・デバイス（アドホック集積回路（ASIC）を使用したものなど）といった部品の欠陥です。磁気部品、特にいわゆる「鉄芯チョーク」タイプのエネルギー蓄積インダクタは、電力変換器に使用され、常に電磁界を発生させます。磁気回路のエアギャップは、直列回路の大きな抵抗に相当し、より多くの電力が消費される。そのため、フェライトロッドに巻かれたコア・チョークは、ロッドの周囲に強い電磁界を発生させ、電極付近にも強い電磁界を発生させる。バックトレース構造を用いたスイッチング電源では、トランス上に強い磁界が発生する空所が必要である。電磁界がコアの長さに沿って分布するように、磁界が密着する要素はスパイラルチューブである。これが、高周波で動作する磁気部品にスパイラル構造が好まれる理由のひとつである。不適切にデカップリングされた回路は、一般的に妨害源にもなる。回路が大きなパルス電流を必要とし、部分的なデカップリングが小さなキャパシタンスや非常に高い内部抵抗の要求を保証しないと仮定すると、電源回路が発生する電圧は低下する。これはリップル、あるいは端子間電圧の急激な変化に相当する。パッケージの浮遊容量により、外乱は他の回路にカップリングし、コモンモード問題を引き起こす可能性がある。コモンモード電流がI/Oインターフェース回路を汚染する場合、車載コネクタを通過する前にこの問題に対処する必要がある。アプリケーションによって、この問題に対処する方法は異なる。I/O信号がシングルエンドで同じ共通回路を共有するビデオ回路では、小型のLCフィルターでノイズをフィルタリングして対処することが重要である。低周波シリアル・インターフェース・ネットワークでは、ノイズをベースボードにシャントするために、ある程度の浮遊容量があれば十分である。イーサネットのような差動駆動インターフェースは、一般的にトランスを介してI/Oエリアに結合される。トランスは、トランスの片側または両側に供給されるセンタータップによって結合される。これらのセンタータップは、信号が歪まないようにコモンモードノイズをベースプレートにシャントする高電圧コンデンサを介してベースプレートに接続される。I/O領域におけるコモンモード・ノイズ 全てのタイプのI/Oインターフェースの問題に対する普遍的なアプローチはない。プランナーの最大の関心事は回路を正しくすることであり、大雑把と思われる細部を見落とすことが多い。1）負荷のすぐ近くに設定されたデカップリングコンデンサになります。 2）パルス電流の前縁と後縁の急激な変化、ループの仕様は小さくする必要があります。 3）ので、離れてI / Oポートから大電流デバイス（すなわち、ドライバやASIC）。5）そのようなRFフェライトなどの部分的なフィルタリングを適用し、RF干渉を吸収することができます。 6）ボトムボード上またはボトムボード上のリファレンスのI / O領域で低インピーダンスラップを供給する。エンジニアがI / O領域のRFノイズを低減するために、上記の予防方法の多くを使用することを選択した場合でも、RFノイズと自動車用コネクタだけでなく、これらの予防方法は、満足のいくエミッションの要件を満たすために成功することができることを保証することはできません。ノイズの一部は伝導妨害、すなわち内部回路基板上のコモンモード電流活動である。この妨害の発生源はバックプレーンと回路などの間にある。したがって、このRF電流は（バックプレーンとキャリア信号ラインの間の）低インピーダンス経路を通らなければならない。車載用コネクターが（ベースプレートとの重なり部分で）満足に低インピーダンスを示さないと仮定すると、このRF電流は浮遊容量を通って移動する。このRF電流がケーブルに流れると、必然的にエミッションが発生する。I/Oエリアにコモンモード電流を注入するもう1つのメカニズムは、近くにある強力な妨害源の結合である。車載コネクタを多少「シールド」しても、妨害源はPC環境など車載コネクタの近傍にあるため、意味がない。車載コネクターとシャーシの間に隙間があると仮定すると、この場所に誘導されるRF電圧はEMC機能を劣化させる可能性がある。車載コネクタのシールド方法には、フィンガーリードやスペーサーを追加する方法があります。車載用コネクターをラッピングする方法は、車載用コネクターとシャーシの間の隙間を埋める方法です。この方法にはガスケットが必要である。金属製のライナーが望ましく、適切な取り扱い、すなわち、表面が汚染されていない場合のみ、手がライナーに触れたり傷つけたりしない場合のみ、良好で低インピーダンスの接触に十分な圧力がかかる場合のみでよい。他の方法としては、車載用コネクターにコネクター・タブを取り付ける方法や、車載用コネクターをハウジングに装備する方法がある。現時点では、大きな接触面がわずかに小さく、ジョイントピースの仕様と弾性を厳密に制御する必要があります。公差が適切でない場合は、シャーシの開口部、開口部の側面は、ラップが連続するように、シャーシの落下の自動車用コネクタが深すぎる結果、慎重に行われるように、脱脂する必要があります。すべてのEMCエンジニアは、 "良い "システムでは、この問題は、起動要件に満足しなければならないことを知っている、とチェックする時間内に生産ラインである。締め付けが甘かったり、パッドが曲がっていたりすると、オイルの重要な部分にある機器は故障してしまいます。EMI自動車用コネクターは、以下の理由で選ばれた。 1）導電性発泡体は非常に柔らかく、自動車用コネクターの全周に配置することができる。2) メカニカル・エンジニアは、システム・ハウジングに許容される公差内で車載用コネクターを装備することができる。 3) 車載用コネクターは、優れた接触を確保するために、ハウジングと低インピーダンスでラップする。4) 強制冷却が必要なプランニングでは、ライナーはもう一つの特徴に適している：自動車用コネクターとハウジング壁の間の継ぎ目は、空気漏れを最小限にするために密閉されていなければならない。ホコリの多い環境では、ライナーは清潔に付着するシステムの役割を果たすべきである。

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