Binek araçların sinyal lambalarının sürücü devre kartlarında elektromanyetik girişim analizi ve optimizasyonu

Abstract

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) yaşamın her alanında önemli olduğu gibi otomotiv endüstrisinde de önem taşımaktadır. Önlemler alınmadığı takdirde elektromanyetik alanlardan etkilenen otomobillerde öngörülmesi zor olan kazalar olabilmektedir. Elektrik ile çalışan cihazlarda akımların oluşturduğu elektrik ve manyetik alanların birbirleri ile etkileşimi sonucunda ortaya çıkan girişimler çalışma kararlılığını etkileyebilir. Bu nedenle girişim kaynakları ve kurbanlar belirlenmeli, önlemler alınarak sistem kararlılığının korunması hedeflenmelidir. Tez çalışmasında otomotiv sinyal lambasına ait devre kartının oluşturabileceği elektromanyetik emisyonlar incelenmiştir. Girişim kaynağı olan devrenin tasarımında yapılan değişikliklerin emisyon seviyelerini etkilediği görülmüştür. İletim ve yayılım yoluyla yapılan emisyon ölçümleri ilk olarak tasarımda anahtarlama ve giriş kondansatörlerinin yer aldığı durum için gerçekleştirilmiştir. Sonrasında bu kondansatörlerin yer almadığı tasarım için ölçümler gerçekleştirilmiştir. Aynı ölçümler devrede bulunan ferrit ile direnç değişikliği yapılarak gerçekleştirilmiştir. Alınan sonuçlar birbirleri ile kıyaslanarak yorumlanmıştır. İletim yoluyla yapılan emisyon ölçümleri esnasında düşük frekans bölgesinde limitlere yaklaşıldığı görülmüştür. Devredeki gerilim düşürücü dönüştürücünün anahtarlama frekansı olan 200kHz’e yakın frekanslarında üst limitler ile farkın yaklaşık 10 dBuV’a düşmesi ile kritik seviyelere yaklaşılmıştır. Ferrit yerine direnç kullanılan devrede ise tüm frekans aralığında yaklaşık olarak 20dBuV zayıflama olduğu görülmüştür. Yayılım yoluyla yapılan emisyon ölçümlerinde sonuçların birbirlerine çok yakın olduğu görülmüştür. Anahtarlama kondansatörü bulunmayan devrenin 30MHz ile 40MHz aralığında, diğer devrelere göre 6dBuV bir zayıflama yaptığı ölçülmüştür. Alınan ölçümler sonucunda yayılım yollu girişimleri önlemek için anahtarlama kondansatörünün etkili olduğu, iletim yollu girişimleri önlemek için ise ferrit kullanımının etkili olduğu görülmüştür.

Electromagnetic Compatibility (EMC) is important in all areas of life, as well as in the automotive industry. Accidents that are difficult to predict can occur as a result of a vehicle that we drive can be affected by electromagnetic fields. Interferences that occur as a result of the interaction of electric and magnetic fields created by currents in electrically operated devices can affect the operating stability. For this reason, sources of interference and victims should be determined and it should be aimed to prevent malfunctions by taking on-site measures.In thesis study, the electromagnetical emissions that can be created from an automotive signal lamp through the circuit board were examined. The effect of the lighting product which is a source of interference, on the emission values has been observed with the changes made in the circuit design. Radiated emission and conducted emission measurements were taken firstly with the switching and input capacitors in the circuit design. Then same measurements were taken without switching and input capacitors. Same emission measurements were made by changing the resistor with the ferrite bead in the circuit. The measurements were compared each other and reached to the conclusion.During the emission measurements made by conduction, was observed the limits were approached in the low frequency region. The difference decreased to approximately 10 dBuV with the upper limits at frequencies close to 200kHz, which is the switching frequency of the step-down converter in the circuit. Using resistor instead of ferrite In the circuit, it has been observed that there is an attenuation of approximately 20dBuV in the entire frequency range. The measurements made by radiated, showed close results with each other. It has been measured that the circuit without a switching capacitor has an attenuation of 6dBuV compared to other circuits in the range of 30 MHz to 40 MHz. As a result of the measurements, it has been seen that the capacitor is effective to prevent radiated interference, and ferrite bead is effective to prevent conduction interference.