本發(fā)明涉及一種電動助力轉向系統(tǒng)的電子技術，尤其涉及一種提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板及接地方法。

背景技術：

隨著汽車電子化的提高，越來越多的電子零部件出現(xiàn)在了車里，比如汽車里的多媒體娛樂，藍牙通訊，衛(wèi)星定位，安全氣囊，助力轉向等，而汽車EMC設計是硬件設計中一個難點，因為這些電子零部件都有可能對外界產(chǎn)生干擾信號，或者自身因過于敏感，EMC性能不好而受到其他零部件的干擾，進而造成功能失效，輕則引起駕駛不便，重則導致車禍，危及生命安全。目前受到EMC問題困擾的技術人員越來越多，且隨著產(chǎn)品向多功能化、高功能化和高速化發(fā)展，解決EMC問題的難度也與日俱增。

在解決EMC問題時，除了元器件的選擇和電路設計之外，良好的PCB鋪地在電磁兼容設計中也是一個非常重要的因素。可以說PCB鋪地是解決EMC問題的關鍵——良好的鋪地可以有效減小回流面積，讓回流路徑按照設計的方向流動，從而提高產(chǎn)品的EMC性能；不好的鋪地會導致諸如參考平面出現(xiàn)裂縫、參考平面層變換，回流面積增大等問題進而降低產(chǎn)品的EMC性能。

在EPS產(chǎn)品PCB繪制過程中，鋪地方面各模塊間采用單點接地是一種非常普遍的方式，參見附圖1為單點接地的原理圖。線路中只有一個物理點被定義為接地參考點，凡需要接地均接于此。在處理功率地和信號地的PCB板時大多會采用功率地和信號地分割后單點接地的方式來處理，參見圖2為EPS產(chǎn)品一種單點接地示意圖，通常做法是功率地(即圖中濾波模塊和功率模塊的地)與其他信號處理模塊地(如圖中的電源模塊、MCU控制模塊、監(jiān)控模塊和預驅模塊的地)先分割開，然后再在某一接地點處相連，即該方法的關鍵是絕不要使功率相差很大的電路或噪聲電平相差很大的電路共用一段地線。對于EPS產(chǎn)品該接地點通常是電源連接器入口處，如圖2中連接器J1處。圖中各個模塊的地(主要是功率模塊和信號處理模塊)從電源連接器J1入口處分開，分別走線(圖2中黑色走線為地走線示意圖)，這樣走線由于功率地與其他信號處理模塊地間無公共阻抗耦合，因此模塊間相互干擾小，但這種地走線因在入口處即開始分開走線，因而使得信號接地線較長，同時對于EPS產(chǎn)品，模塊間的地分別走線，使得預驅模塊對功率模塊控制因地走線回路太遠(即控制功率模塊信號的地回路要先回到連接器J1入口處然后再到功率模塊受控點處)而造成控制信號不穩(wěn)定，進而使得EPS產(chǎn)品在解決EMC方面帶了更大的挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板及接地方法，突破傳統(tǒng)接地方法，將功率地與其他信號處理模塊地共用一個地，即不考慮公共阻抗耦合問題，然后在功率模塊的某一點再分地，通過該種方式的處理，一方面使地的分割更加簡單易行，另一方面會使預驅模塊對功率模塊的控制更加穩(wěn)定可靠。

本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板，所述PCB板上布置有功率模塊，電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊，所述功率模塊和外部電池電源相連，所述功率模塊和預驅模塊之間通過信號線相連，其中，所述功率模塊中設置有公共接地線，所述公共接地線在采樣電阻R1處進行分割形成多條分支接地線，所述分支接地線分別連接供給電源模塊、MCU控制模塊、監(jiān)控模塊和預驅模塊。

上述的提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板，其中，所述功率模塊通過濾波模塊、連接器J1和外部電池電源相連。

上述的提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板，其中，所述功率模塊和預驅模塊之間形成有地回路，所述地回路由功率模塊和預驅模塊之間并行走線的信號線和相應地線相連而成。

上述的提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板，其中，所述功率模塊為三相整流橋，每相包含上下整流橋臂，每個整流橋臂通過一根信號線和預驅模塊相連，每根信號線旁設置有一根并行走線的信號地線，并相互連接形成地回路。

本發(fā)明為解決上述技術問題還提供一種提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板的接地方法，其中，包括如下步驟：在PCB板上布置功率模塊，電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊；各模塊的接地線先在功率模塊中走線，然后在采樣電阻R1處進行分割后再分別供給電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊；將所述功率模塊和外部電池電源相連，將功率模塊和預驅模塊通過信號線相連并設置地回路；將電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊通過信號線相連。

上述的提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板的接地方法，其中，所述功率模塊通過濾波模塊、連接器J1和外部電池電源相連，所述功率模塊為三相整流橋，每相包含上下整流橋臂，每個整流橋臂通過一根信號線和預驅模塊相連，每根信號線旁設置有一根并行走線的信號地線，并相互連接形成地回路。

本發(fā)明的地走線新型方式其最大的特點是先將常規(guī)功率地與其他信號處理模塊地共用一段地，而不考慮公共阻抗耦合。通過此種布線，由于各信號模塊間(電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊間)的信號電流都很小，相互間通常僅為幾十毫安，因而電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊的地間壓差和波動是非常小的，可以忽略不計，從而保證了信號模塊間的信號交互是干凈穩(wěn)定的，使產(chǎn)品的抗干擾能力得到了極大地提高。

附圖說明

圖1為單點接地原理示意圖；

圖2為EPS產(chǎn)品一種單點接地示意圖；

圖3為本發(fā)明的電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板接地示意圖；

圖4為采用傳統(tǒng)接地方式測試BCI結果；

圖5為采用本發(fā)明方法的實施例測試BCI結果。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖3為本發(fā)明的電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板接地示意圖。

請參見圖3，本發(fā)明提供的提高電動助力轉向系統(tǒng)抗干擾的PCB板，所述PCB板上布置有功率模塊，電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊，所述功率模塊和外部電池電源相連，各模塊的接地線先在功率模塊中走線，然后在采樣電阻R1處進行分割后再分別供給電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊。

具體來說，本發(fā)明的外部電池電源通過連接器J1供給EPS產(chǎn)品后，各模塊的地先是在功率模塊中走線，然后在采樣電阻R1處進行分割后再供給電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊，預驅模塊等。本發(fā)明的地走線新型方式其最大的特點是先將常規(guī)功率地與其他信號處理模塊地共用一段地，而不考慮公共阻抗耦合。通過此種布線，由于各信號模塊間的信號電流都很小，因而信號模塊間的信號交互是穩(wěn)定的，且不受功率模塊的影響，而預驅模塊和功率模塊間，由于距離很近，控制信號電流小，尤其兩模塊間信號的地回路也很短，因而預驅模塊對功率模塊的控制也是穩(wěn)定可靠的。

本發(fā)明的功率模塊和預驅模塊之間通過信號線相連，并設置有地回路；電源模塊，MCU控制模塊，監(jiān)控模塊和預驅模塊通過信號線相連。由于各信號模塊中僅有預驅模塊有對功率模塊的控制信號交互，而預驅模塊與功率模塊的地在電阻R1處分割，預驅模塊與功率模塊間的信號交互也僅通過電阻R1附近的通道進行，且距離非常近，控制信號電流也只有幾十毫安，非常小，兩模塊間的地回路也是通過電阻R1附近的通道來進行，地回路短，因而預驅模塊對功率模塊的控制也是穩(wěn)定可靠的，其他信號模塊由于與功率模塊間沒有信號交互，因而受功率模塊的影響非常小，這極大提高了信號模塊間的信號干凈度和穩(wěn)定度，從而保證了信號模塊間的信號交互是干凈穩(wěn)定的，使產(chǎn)品的抗干擾能力得到了極大地提高。參見圖3，所述功率模塊為三相整流橋，每相包含上下整流橋臂，每個整流橋臂通過一根信號線和預驅模塊相連，每根信號線旁設置有一根并行走線的信號地線，并相互連接形成地回路。預驅模塊到功率模塊的6條黑色走線為預驅模塊控制功率模塊的信號走線示意圖，地回路是與相應信號線并行走線的距離非常近的地線來實現(xiàn)的。

通過采用本發(fā)明鋪地方式繪制的PCB板，由于信號模塊間的信號交互是穩(wěn)定的，預驅模塊對功率模塊的控制信號也是穩(wěn)定的，因而設計的EPS產(chǎn)品在實際測試中獲得了非常顯著的良好效果。參見圖4為采用傳統(tǒng)接地方式測試BCI(RF Immunity-Bulk Current Injection)的試驗結果，圖4中曲線為0至400MHz頻段范圍內，各頻點施加干擾電流值大小的波形圖，其中網(wǎng)格交叉線區(qū)域為測試未通過頻段，斜線區(qū)域為測試通過頻段，即產(chǎn)品在采用傳統(tǒng)接地方式時在0至200MHz測試頻段范圍內未通過測試標準要求，僅在200至400MHz測試頻段范圍內滿足測試標準要求，改成新型接地方式后，其BCI在整個測試頻段范圍內都通過了測試標準要求，參見圖5，施加的干擾曲線不變，但產(chǎn)品在0至400MHz均通過了測試標準要求。對于RI(RF Immunity-Anechoic Chamber)試驗，在采用傳統(tǒng)接地方式測試時，產(chǎn)品在很多頻段內都是失效的，參見下表為測試結果：

改成新型接地方式后，在整個測試頻段范圍內都通過了RI測試。

總之，通過采用本發(fā)明的PCB板，各個EMC測試項目有較大改善，整體的EMC性能得到了提高，產(chǎn)品可靠性也因此得到提升。具體表現(xiàn)在：之前做EMC試驗時，失效會導致EPS產(chǎn)品復位或死機(功能異常)，只有通過上電復位才能使得產(chǎn)品正常工作；有些失效表現(xiàn)為產(chǎn)品雖然功能正常，但輸出力矩波動超過限值(性能異常)，其中尤其以BCI和RI試驗項目表現(xiàn)明顯，經(jīng)過采用本發(fā)明的鋪地方式后，BCI和RI試驗順利通過。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。