电池管理系统（BMS）传导骚扰整改与分析

一、背景描述：
   按照汽车电子标准要求，车载设备需要满足相应的汽车电磁兼容标准要求，一般EMI需满足标准GBT 18655 Class 3等级要求。
   客户系统现使用URB2405YMD-6WR3、B0560LS-1W应用于新能源汽车电池管理系统（BMS）中，对电源端口进行传导骚扰电压法、电流法测试时，均不能满足标准要求。为此，对设备的传导骚扰性能进行分析和整改。

         图1 电压法原始测试结果                图2 电流法原始测试结果

二、原因分析：
   根据初始测试结果发现，电压法、电流法低中高频均存在超标。现场对客户系统进行了测试方法与板级分析，分析结果如下：
1、测试方法：
   按照电压法测试方法，LISN与EUT的电源连接线长为200mm+200mm（如图3中的“6”），而客户端初始测试时，线长有几米长度，不符合标准测试条件。

                   图3 电压法测试布置图
2、输入滤波：
   根据URB2405YMD-6WR3技术手册推荐电路，此电路满足信息技术设备EN 55022标准的EMI Class B等级要求，测试频率0.15MHz-30MHz。而汽车电子GBT 18655标准的测试频率为0.15MHz-108MHz，同时汽车电子的Class 3级的限值远远比信息技术设备的Class B限值要低。因此在进行滤波电路设计时，考虑到的需要更多，而且要兼顾输入与输出滤波。

                       图4 电源原始滤波电路

     从图4可以看出，整个系统输入端、输出端只有简单的电容与差模电感滤波，很难满足汽车电子标准要求。
3、PCB布局：
   从整个设备可以看出，输入端滤波电路的整个地是一大块，各种信号共一个地，重点是未经过滤波电路，因此此电路布局方式容易导致滤波电路失效或弱化滤波效果。
三、整改过程：
根据原因分析，并结合以下改善方法：
1、完善测试方法，将电源线设备在400mm左右；
2、通过割板，将输入地进行分割（无法完全分割），在输入端增加如图5滤波电路；
3、在URB2405YMD-6WR3的输入正与输出正、输入负与输出负各增加一个1nF/2KV 1206 的陶瓷电容；
4、在输入电源线上套磁环。


                        图5 整改输入滤波电路

 

                      图6 整改后电压法测试结果

    从图6可以看出，结合上述四个措施后，电压法测试可以满足汽车标准GBT 18655 Class 3级要求（由于增加外围电路后无法使用金属外壳，所以测试结果是裸板测试）。

                                                       

图7 整改后电流法测试结果

   从图7可以看出，结合上述四条措施，电流法测试无法满足汽车标准GBT 18655 Class 3级要求，超标3dB，只能满足Class 2等级（由于增加外围电路后无法使用金属外壳，所以测试结果是裸板测试）。

四、整改总结：
1、测试方法：汽车电子传导骚扰电压法、电流法及辐射骚扰测试，测试布置均存在较大区别，同时不同的测试布置对测试结果会产生较大的影响，因此，进行测试时应严格按照标准布置进行测试。
2、滤波电路：汽车电子EMI等级相对信息技术设备标准，限值要求低很多，因此，在进行EMI滤波
电路设计时，需要考虑的多一些。针对滤波电路的设计，可以参考整改过程中的第2、第3点，同时由于整个设备的信号线与电源线绑在一起，因此建议在URB2405YMD-6WR3的输出端增加一个共模电感进行滤波处理，减小噪声通过输出耦合。
3、PCB布局：滤波电路布局时，尽量走直接方式，同时如果其他信号要与电源共地，需要经过滤波电路之后再与地相连接，避免滤波电路失