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SAECCE 2020 | 诚臻电子李楠:​光电收发器相关研究

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SAECCE 2020 | Ansys侯明刚:验证导向型复杂线束系统评估与认证

2020中国汽车工程学会年会暨展览会(SAECCE 2020)于2020年10月27-29日在嘉定上海国际汽车城-上海汽车会展中心举办,汇聚汽车及相关行业的企业高层、技术领军人物、资深专家学者、广大科技工作者。10月29日,广州市诚臻电子科技有限公司总经理李楠在本次大会上发表了主旨演讲。

 以下为演讲实录:

今天上午、下午听了很多的大餐,话题蛮大的,在我原来的基础上从来没有想象过,在这一轮给大家再来一点小菜尝一下,我们讨论很小、很具体的东西。我之所以讨论这个话题,是因为我们之前在设计和生产光电收发器过程当中遇到一些困扰,如何正确评价它也是我去关注和思考的一个问题。

我会从几个方面跟大家分享,光电收发器的原理,还有我认为的背景噪声的确认方式,我们如何操作,这里会提到我们在用的光电收发器法,跟大家分享一下优势是什么。

首先光电收发器原理,今天在座的很多专家对这个产品已经非常熟悉了,因为这个东西至少在中国地区使用了十几年的时间,特别在汽车领域。我这边实际上已经做了一些简化,只是挑了一些关键字,对于光电收发器有叫光隔、光战、光耦。最基本的原理,像照片上显示的产品来说,它会从黄色的盒子转成光纤化传回蓝色的盒子里面。一般在我们的评价里面我说有总线类、传输类、模拟类的这几种光电收发器。这在车上我们一般会遇到的,总线类最多,像CAN、CANFD这些,包括车载以太网,包括模拟类的传一些光波、正旋波这一类的。

背景噪声的正确方法我分享一下我的认识,CISPR32里面对测试有很多的要求,会提到很多种模组,有外置、内置的,最简单的提供一个鼠标,这个鼠标要去做测试的时候应该怎么测呢?通常实验室准备一个标准的电脑,这个电脑所有端口都插上以后能够满足现在的要求,至少是低于6个db。它会把其中一个端口,比如USB鼠标拔下来USB端口的设备,再把测试的USB鼠标插在上面,再去测试看能不能通过标准的要求,如果能通过插上这鼠标也是合格的,如果不能通过,说明新插上的设备是有问题,用这么一个逻辑判断。

我为什么提这样的方式?因为EMC始终有一个概念,EMP测试的时候通常都是在测试设备正常工作状态下的EMP性能,如果这个设备是处于异常工作状态下的话,它的EMP性能其实并不是很重要。我一直也承认这么一个观点,你说我要去测汽车的ABS功能等等,那个算不算异常呢?那也不算,ABS功能是汽车的正常功能。

换回到汽车行业做具体方式的时候,实际上我们最常见的玩法是光电收发器打开,样品端电,与光电收发器的连接接口也断开,总线发出一个信号,是这个是我们目前很多的实验室在操作测试背景噪声的时候常用的方法。但是这里面有个问题,第一,这个状态下数据是不通的,而且我们在座的很多专家应该知道,像总线类的东西通常会有阻抗的要求,你把接头断开以后,总线上的阻抗是异常的,不对。同时我们想想看一个盒子甩出一个线束,这个线束差不多2米长,它直接发射,这个数据还是方波类的信号,毫无疑问会形成你天线的效应,结果一定是一塌糊涂,这个没办法看的,因为整个的设备工作在异常的工作状态下,这种数据没有评判价值。

怎么样做起来更好,更舒适一些呢?我跟大家分享我们正在使用的四光电收发器法,这个话题稍微有一点争议,如果大家有不同的建议和想法,一会我下去可以跟我来沟通。

我跟大家分享的方式是我们公司自己独创的一个方式,我们也是用这个方式来验证我们自己的光电收发器。这个方式具体的实施办法如图所示,我们在图片上看到一个方框,方框的上半截说的是电波暗室,下半截说的是电波暗室的外面。我现在方框上面举个例子,像高速探的光纤收发器,我从图的左边,暗室外面的那个盒子先输入碳纤化(音)进去,然后通过光纤,再通过中间横的蓝色双脚线,再过到另外一个盒子上,再通过光线转到暗室内,这里面用到两套光电收发器,再回到最终的模拟器上。通过这个方式我实现了什么方法?我让暗室里面只有光电收发器,没有其他的东西,我排除了样品可能带来的误判,这是第一。第二,我让光电收发器工作在一个正常的状态下,而不是一个异常的状态下,这一点非常重要。

我这上面提到高速CAN、CANFD统统可以用这种方式来做,而且一定是连得通的。在这个里面我们在图上看到的Box:A,按照我们一般想象的故事来说,它在标准里面很多时候就是一个样品。这个Box:A是替代样品的角色,如果我们用这种方式做出来西德数据是符合要求的,不管你做干扰、抗扰,如果我把BOX:A换成样品以后不符合了,可能测试失败了、超标了等等,大家会认为光电收发器的问题是样品的问题,我个人总结为样品的问题。

这个是我对于传输类的,像IT以太网,或者车载以太网、USB,对于这一类的产品我们是用这种方式评估,跟刚才那个有非常相近的地方。

再往下这张图是我用来评价模拟类信号的布局,我们最近刚刚有一个产品,我在第一页秀出来有一个型号的产品就是用这种方式评价的,8路的模拟信号,每一路都给不同频率,不同浮磁的正旋波,甚至是不同浮磁的变压值,全部进行测试。这种状态下我去看光电收发器的比如说干扰很小,抗扰能力很强,我们用这种方式评价。

我们看示意图的实际布置当中率怎么样的呢?这个测试在广州那边距离我们公司很近的实验室做的测试,大家看到水平的30-300的布置图,我们在材料商看到的线束就是普通的线束。这个是背景噪声,我们在测试之前去测背景噪声的数据,我们限制直接用Class5去做的。再往下一个,我们把所有的通道全部打开,传输数据,在这种状态下虽然看起来这两张图,大家会觉得好像差不多,实际上这个真的是两张不同的图,我再把这个图调回来,这个是背景噪声的图,这个是实际测试的图,我一开始看到这个图的时候觉得太夸张了,几乎是一模一样的,实际上就是这个样子,我也反复比对了数据,确实没什么东西。

另外一个是辐射抗扰度,RI1-4G水平的测试,我们也是尽可能还原光电收发器在实际使用过程当中的用法,也让处于桌子右边那一块光电收发器更像是一个样品一样在工作。这个是fowandPower的数据,现在大家看到是200V每米,这个很遗憾的是,实验室的能力大概在这个水平,我想让它做300甚至更高,但是做不到,没办法,只好先按200V每米去评价。今天在座的各个实验室,如果你们有兴趣的话,你们认为你们的设备能力可以做到更高的话回头可以跟我私聊一下,我很有兴趣想知道我们的光电收发器到底最高的水平能达到多少,但也不用担心把它搞坏掉。这个是当时做的数据记录,当时那张照片结果就是上面画红框的两个结果。

这种做法的优势是什么?我们总结了一下,首先它可以让光电收发器完全工作在一个正常的状态下,这点是我一直在强调的,我认为非常重要。第二,暗室内一只光电收发器等同于样品。第三,如果四光电收发器法可以满足标准要求,当暗室内的一只光电收发器换成了被测样品,就无法通过测试了,那么,您说是哪个设备有问题?这个大家其实很容易判断。其实很多零部件实验室经常会遇到这种问题,可能会把罪过丢到光电收发器上,其实不尽然,用这个方式试一下,也许你会得到不同的答案。

我从这个角度给大家一个建议,实验室可以定期使用这个方式对光电收发器进行期间核查。第二,当实验室的客户对测试结果有争议的时候也可以用这个方式进行验证,实际上有的实验室已经用这种方式跟客户沟通了,当时实验室给我的反馈是客户端很爽快,因为他认为这个方式里面一旦出现了差异,或者客户带的样品真就是不通过的,客户也没什么好说的,因为都是电子产品,那个能过,你过不了,就是过不了。第三,对于实验室内使用的光电收发器进行分级管理,我一直给我身边每个朋友这么建议,当然这个有点小奢侈,但是很有帮助。将这个用于干扰测试和抗扰测试的光电收发器分开管理,这个我们国内做的还不够多,但是在欧洲这个已经做的非常非常成熟了,他们一定会把这个用来做干扰和用来做抗扰的标识非常清楚,不会混着用。我相信在座的很多实验室的同事一定会留意到做完干扰的拿来做抗扰结果肯定会不一样。

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(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

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