EMC案例分析 | 在CISPR25环境中，评估车载应用中USB信号线辐射发射的噪声

汽车出行正处于百年一遇的变革期，从高度机械技术的集合体进化成“行驶的电脑”，半导体硅含量在汽车成本和功能中变得举足轻重，将“出行”赋予了“移动的娱乐”“移动的数据中心”等特性。而其中每一个变化都以电气与电子技术、IT技术的应用为前提。

目前，一台汽车上搭载100个以上电子控制单元（Electronic Control Unit：ECU）并不少见，混合动力车和纯电动汽车等电动汽车（xEV）更是搭载大量精密控制数百伏高电力的电子电路。为提高汽车出行体验的便利性、舒适性、安全性和环保性能，汽车硅含量还将持续增长。

汽车硅含量持续增长，其中包含数千颗电容、电感和滤波器元件。

电子化的设备容易产生很多噪声问题，比如车载设备中USB信号电缆中辐射发射出的噪声，该使用什么有效的静噪应对策略呢？我们通过实际案例进行验证和说明。

评价系统描述

车载设备中的容易产生问题的噪声很多，这里我们将说明的是从USB信号电缆辐射发射的噪声对策。该案例分析使用的EUT（Equipment Under Test）并非用于车载设备，而是使用了噪声情况相同、用于一般设备中的“HDD-USB电缆-PC”配置。让PC和HDD使用USB2.0以及USB3.0通信，在CISPR25环境中对从USB电缆中辐射发射的噪声（USB2.0/3.0两种模式）进行了评价。

辐射发射的噪声的测试评价系统如下图，测试频率段分别设定为：150kHz - 30MHz，30MHz - 1GHz，和1GHz - 2.5GHz。

USB信号线辐射发射的噪声测试评价系统示意图（150kHz - 30MHz，30MHz - 1GHz，1GHz - 2.5GHz）。

USB2.0模式

将USB3.0标准的IF在相当于USB2.0的模式下工作的话，要使用2.0用的信号线。由于USB2.0信号线兼容TX/RX，我们可以在该信号线中插入共模扼流线圈（下图）。

本评估案例，我们在TX/RX线中插入的共模扼流线圈选择了村田制作所的DLM11SN900HZ2 或 DLW21SZ900HQ2。

共模扼流线圈选择的是村田制作所的DLM11SN900HZ2 或 DLW21SZ900HQ2。

从测试结果（下图）可以看出：

通过追加共模扼流线圈DLM11SN900HZ2，在垂直偏振波为240MHz时最大减少约37dB；
通过追加共模扼流线圈DLW21SZ900HQ2，在垂直偏振波为240MHz时最大减少约37dB。
对比近场和远场的眼图（下图），我们可以确认插入滤波器时的SI兼容性。

USB3.0模式评价

USB3.0的SuperSpeed中使用的是与2.0分离的TX/RX独立的信号线。这里在TX信号线中插入共模扼流线圈。（下图）。

同样，共模扼流线圈选择了村田制作所的DLM11SN900HZ2 或 DLW21SZ900HQ2。测试结果显示，通过追加共模扼流线圈DLM11SN900HZ2或DLW21SZ900HQ2减少了噪声。

总结

本案例使用PC和HDD跟USB2.0以及USB3.0通信，在CISPR25环境中对从USB电缆中辐射发射的噪声进行了评价。分析显示，在没有滤波器的条件下，USB2.0以及USB3.0通信时从USB信号线辐射发射噪声，特别确认了USB2.0通信时在垂直偏振波为240MHz时约为57dB(uV/m)高水平的高频噪声；作为噪声对策，通过在信号线中追加村田制作所的共模扼流线圈，在USB2.0、USB3.0两种模式都降低了噪声，在USB2.0中最大减少了约37dB（垂直偏振波为240MHz）。