作者 邹爱华 张萍 熊雪峰 泛亚轿车技术中心有限公司(上海 201201)
邹爱华(1978-)，女，中级工程师，研讨方向: 轿车电子电磁兼容。
摘要：文章介绍了X车型文娱子体系显示屏静电闪屏问题剖析及处理办法。一起引发静电放电笔直耦合板VCP(Vertical Coupling Plane)办法的评论，讨论静电放电VCP测验办法对轿车电子模块的影响。这些成果为轿车电子模块静电放电抗扰度测验办法供给参阅依据。
导言
跟着智能化轿车的高度遍及，电子操控模块在轿车上广泛运用，电子模块间的彼此串扰概率大大进步，使得有限的车内空间里电磁环境变得更加恶劣。电磁兼容性的好坏影响到车辆功用安全性及用户运用感触度，因而，电磁兼容规划越来越引起人们的注重。尽管各种电磁兼容测验规范在各大整车厂商严格执行，但通过测验的整车或许因为测验条件或许测验办法等差异，仍旧有或许呈现电磁兼容性问题。在很多电磁搅扰及抗扰现象中，不受操控的静电放电(ESD)搅扰会构成整车某部分电子功用暂时性失效或许功用变差，对产品质量构成严重影响，乃至会引起比较严重的售后诉苦，因而，静电放电在整车电磁兼容性中是有必要考虑和防备的。
ESD现象一般发生在电子模块自身露出在外且易被触碰的外表，或许发生在邻近的导电物体上，通过空间耦合到电子模块。测验发现，ESD发生的电磁搅扰可以引起间隔放电处1m外或许更远处的电子模块运转紊乱[1]。
本文通过X车型整车ESD测验现象进行剖析，提出轿车电子操控模块的ESD测验办法主张，使产品抗ESD功用更为可靠。
1 X车型整车静电测验失效状况
X车型在整车通电形式进行ESD测验时，当静电开释点在文娱子体系显示屏上时，显示屏功用彻底正常;当空气静电开释点在排挡镀铬球头上时，静电水平±6kV的状况下显示屏上会呈现瞬间闪屏或许黑线现象，呈现频次较高，测验成果断定失效。通过多辆整车验证，失效状况共同，扫除车辆个例问题。该车型模块安置如图1所示，排挡总成右侧上下方正好安置了文娱子体系操控模块和显示屏模块，操控模块和显示屏之间通过低电压差分信号LVDS(Low Voltage Differential Signaling)接口进行视频信号传送。
2 原因剖析
针对显示屏静电失效问题可以分两步剖析，一是文娱子体系自身抗静电搅扰才能;二是排挡总成直接放电对文娱子体系显示屏的影响。
首要，选用国际规范ISO10605 2008[2]办法对文娱子体系进行直接放电测验，测验成果正常，表1给出了文娱子体系遭到静电搅扰时的测验成果。对文娱子体系操控模块和显示屏模块剖析，发现两个模块在规划时都有考虑静电防护，选用不灵敏器材，一起在PCB板上加滤波器以减小瞬态能量的耦合，比方添加电容、磁珠、TVS[3]。
其次，把排挡总成放在文娱子体系邻近约10cm处(模仿VCP放电)，对着镀铬球头空气放电±6kV，如图2所示，可以显着看见排挡空隙处发生激烈的火花，显示屏会呈现瞬间闪屏或许黑线反常，跟着空气放电等级加大，火花更显着，显示屏反常现象也更加显着;把排挡总成镀铬部分接地，对着球头空气放电，测验成果正常;选用IEC61000-4-2[4]规范中的ESD抗扰度测验实验渠道，用笔直耦合板VCP模仿受试设备文娱子体系邻近的金属物品，可以再现失效。
由此开始断定，X车型整车ESD测验失效的底子原因是排挡总成的孤立规划，当静电直接放电在排挡总成上时，因为没有泄放途径把电荷堆集快速开释到大地，高堆集电荷发生快速瞬态脉冲能量，然后影响邻近灵敏电子体系。
通过剖析X车型排挡总成发现，换挡操作组织总成由手柄操作体系(knob system)、排挡杆和挡位限位组成，手柄操作体系为操作者供给操作的介质，手柄组织细巧、安装零件多，首要由球头(knob cap)和环套(ring)及按钮开关组成。球头饰板和环套(如图3)，选用金属镀铬工艺，饰板与环套最小空隙应大于等于10mm，若饰板与环套空隙缺乏，则不易安装[5]。排挡总成孤立不与车身进行接地衔接。球头饰板和环套都是金属镀铬外表，中心刺进部分比较尖，且有小空隙;环套中心有一金属杆，铬环与杆之间构成空隙。在球头上开释静电，球头饰板尖利部分和环套发生二次电弧，环套与排挡杆再次发生尖利空隙放电，通过顶级、空隙放电导致发生宽带电磁场且频率高达数个GHz，近区磁场强度可达几十安培每米，电场可达数千伏每米[7-9]，可以从缝隙进入模块内部，导致模块失效。
3 处理对策
静电的防护办法首要有：
1)接地，便是直接将静电通过一条线的衔接泄放到大地，这是防静电办法中最直接最有用的办法;
2)进步设备自身抗静电才能。
依据上面剖析，提出3个处理计划：
1)把排挡球头及环套接地，使得静电能量可以快速开释到车身底盘(地)，可是因为排挡总成是个活动零件，接地线办法不可靠;
2)更改PCB，进一步进步文娱子体系的抗静电搅扰才能，更改周期长，可控性不高，危险高;
3)改球头金属镀铬工艺为非金属工艺，从源头上堵截高能量的发生，完成较易。
归纳考虑，选用计划3。
4 ESD测验办法现状
现在大都整车厂商对轿车零部件和子体系ESD验证办法参照ISO10605-2008要求，首要分为上电形式和非上电形式测验，其中上电形式又分为直接ESD放电抗扰测验和直接ESD放电抗扰测验，即水平耦合板板测验(HCP),但没有VCP测验要求。
IEC61000-4-2规范中有专门的VCP测验要求，VCP是查核笔直耦合办法直接放电发生的瞬态电磁场对产品自身的影响。IEC61000-4-2规则静电发生器输出电流的典型波形(图4)，规则笔直耦合板应与被测设备坚持0.1m的间隔，对笔直耦合板的一个竖直边际的中心施行静电放电，每个测验点丈量10次，记载电场的峰值，然后取平均值。丈量磁场时，示波器存储的是磁场探头的感应电压 (Uind)波形，通过核算得到相应的磁场强度(H)波形[6]。
感应电压的表达式为：
(1)
有学者对静电放电磁场研讨，其空间散布和图画成果表明[7]：静电放电是一个上升时间约1ns，持续时间仅几十个ns，放电电流可达近百安培的瞬态进程。电磁场峰值均呈现在了开始的10ns内;跟着离放电点间隔的添加，辐射电磁场逐步削弱;同一场点处跟着放电电压的升高，电磁场最大峰值也上升。VCP发生的宽带电磁场频率高达数个GHz，简单影响邻近的灵敏电子设备。
5 定论
跟着人们视觉漂亮寻求的进步，在轿车操控面板上镀铬工艺的使用越来越多(镀铬排挡球头、操控面板镀铬金属装修条等)，这些镀铬外表处理在静电开释时简单直接放电发生瞬态辐射电磁场，然后对安装在周边的子体系发生影响。从测验经历上发现，在未来的轿车电子模块ESD测验不能疏忽VCP这个办法，特别是安置在轿车操控面板邻近的文娱子体系操控模块、导航模块及Telematics模块等，在ESD测验办法挑选时要加以考虑。
参阅文献：
[1]Henry W.Ott.电磁兼容工程[M].邹澎等译,北京:清华大学出版社,2013.
[2]ISO10605 2008 Road vehicles — Test methods for electrical disturbances from electrostatic discharge [S]
[3]%&&&&&%ECS_2006_CCYen_Ker_PCShih
[4]IEC61000-4-2 2008 Electromagnetic compatibility (EMC) –Part 4-2: Testing and measurement techniques-Electrostatic dischargeimmunity test[S]
[5]陈子晃,任颖睦,金吉刚,等. 换挡操作组织的规划[C].杭州：吉祥轿车研讨所,2011.
[6]原青云,刘尚合,吴勇等.静电放电抗扰度实验中辐射场若干特性的实验研讨[J]机械工程学院学报2009,21(1):34-37.
[7]李庆容. 静电放电抗度测验渠道辐射场研讨[D].武汉:武汉理工大学,2007.
[8]P F Wilson, M T Ma.Fields radiated bY electrostatic discharges[J].IEEE Transaction
Electromagnetic Compatibility,1991,33(1):10-18
[9] J Bendjamin, R Thottappillil,V Scuka.Time Varying Magnetic Fields Generated by Human
Metal(ESD)Electrostatic Discharges[J].Jounal of Electrostatics,1999(46):259-269
本文来源于《电子产品世界》2017年第8期第37页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
