機(jī)動(dòng)車電子硬件設(shè)計(jì)

1、/*汽車電子硬件設(shè)計(jì)-詳細(xì)目錄 發(fā)布時(shí)間：2011-05-29 22:58:53我把目錄給整理了一下，并且把一部分以圖形的方式畫了出來，全部畫出來以后可以通過圖形化的方式把內(nèi)容給聯(lián) 系起來，這樣對(duì)我也是一種直觀的整理方式。對(duì)汽車電子硬件設(shè)計(jì)的建議第0章汽車電子和產(chǎn)業(yè)概覽 汽車電子企業(yè)和汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈 汽車電子企業(yè)的變化 我國的汽車電子產(chǎn)業(yè)第1章汽車電子環(huán)境撮動(dòng)干拔瀟兩機(jī)機(jī)械載荷.K伸擊產(chǎn)生原因自由腐體ai&等級(jí)'引華啟動(dòng)前18V電憑電壓極翔過電扭開料買編1訊擔(dān)偎電.ElTKLji求I5Q7&37豚沖1腔沖20僅導(dǎo)干就坯申白日 脈沖了 b 膝沖4 豚沖52 應(yīng)沖5bL引5

2、啟動(dòng)后 =單線斷路24VB號(hào)&輸入邇翻男1対霊電璉毎1電莊覆障康也11電績禪曦琲1電圧輪聞下薜.SORebyn 智 uhtor功率&出*EM匸霸求竝神浚形戒閔(9壞»電整車標(biāo)雄空氣啟電直接赧電擱蛾電第1章汽車電子環(huán)境1.1氣候與化學(xué)環(huán)境基本溫度實(shí)驗(yàn)、模塊的外殼防護(hù)等級(jí)、濕熱試驗(yàn)、化學(xué)環(huán)境和鹽霧1.2機(jī)械負(fù)荷振動(dòng)、沖擊和跌落1.3電氣負(fù)荷過電壓與反電壓、開路與短路、地偏移和供電的非理想情況1.4電磁兼容電源傳導(dǎo)干擾、靜電第2章汽車電子流程化汽車保修期APQP質(zhì)量怵系T51&949PPAPF,MEAMSASPC樣品A01B20黑繞分忻說計(jì)頂層設(shè)計(jì)0"則試

3、1紐節(jié)諼計(jì)RISK第2章汽車電子開發(fā)流程2.1質(zhì)量體系TS16949、八項(xiàng)基本原則2.2電子產(chǎn)品的開發(fā)流程模塊的開發(fā)流程、V型過程、職責(zé)劃分、團(tuán)隊(duì)構(gòu)建、Review方法、文件系統(tǒng)、流程化的思考町靠rt預(yù)測(cè)降黑設(shè)計(jì)MII.-HDBK-217F元杵計(jì)&法先強(qiáng)分布應(yīng)力井析法ffi化址理為 DFMEA 和 FTAFTA莖+介紹軟件實(shí)隔蝶涉析內(nèi)®撤字電路 樓和電路擔(dān)薦電路分析捷均方棍法蒙瞽卡議潛化略徑分折*汽牛返這1堵建盒的問題匕一常輕饒斷F聿電幕的證毎囪題1建苑熱為斯模輿級(jí)1 熱熱效應(yīng)垂散1電踣厳導(dǎo)繪發(fā)輅PSPICEMAIHCADDFMEA3DHPN第3章汽車電子硬件設(shè)計(jì)方法3.1可

4、靠性預(yù)測(cè)元器件失效率計(jì)算、失效分布、使用的修正和降額設(shè)計(jì)PSP ICE3.2最壞情況分析基本介紹、極值分析法、均方根分析、蒙特卡羅分析、 3.3 DFMEA故障解決方法、DFMEA的基本內(nèi)容3.4故障樹分析基本介紹、實(shí)際應(yīng)用3.5潛在路徑分析 熔絲盒問題、潛在電路的分析3.6熱分析穩(wěn)態(tài)的散熱計(jì)算、熱特性參數(shù)、PCB導(dǎo)線設(shè)置AECQROHS元件要求MSD電阻選值要末蒲膜。厚膜熱分析抗浪涌能力封裝問題最壞精度StL器件設(shè)計(jì)檢查清單電容數(shù)字電路噪聲旁路窟去耦MtCC鋁電解袒電容最壞精度>L二極管參數(shù)分析穩(wěn)壓管熱分析元件應(yīng)用數(shù)扌居庫三極管迪和條件注意事頂MOSFET開關(guān)特性最壞精度I其他參數(shù)第4

5、章元器件注意事項(xiàng)4.1對(duì)于元器件的規(guī)范要求ROHS、氧化和濕敏4.1電阻、大封裝問題選值、元件工藝、最壞精度、散熱分析、防浪涌能力4.2電容MLCC電容、鋁電解電容、鉭電容、容值偏差數(shù)字電路的噪聲、旁路電容和去耦電容、4.3二極管特性和參數(shù)、穩(wěn)壓管的使用、細(xì)致的功耗計(jì)算4.4三極管飽和的條件、注意事項(xiàng)4.5功率MOSFET 管開啟關(guān)閉特性、直接耦合驅(qū)動(dòng)電路模塊的設(shè)計(jì)舉例低壓電源設(shè)計(jì)反接保護(hù)電壓監(jiān)洌LDO選擇輸入接口輸岀接口開關(guān)概述智能開關(guān)継電器設(shè)計(jì)連接器的選用10框圖的使用低有效高有效 數(shù)字電路接口510 口處理時(shí)鐘考慮模以輸入三章內(nèi)容聯(lián)系低壓電源設(shè)計(jì)反接保護(hù)二極管瞬態(tài)抑制陶諜電容電壓監(jiān)測(cè)電壓

6、遲滯門限硬件驗(yàn)算和設(shè)狀態(tài)條件設(shè)置PMOS繼電器TVSMOV碗件電路的過壓保護(hù)欠壓保護(hù)解決可靠性和勺Bulk電容LDO設(shè)計(jì)靜態(tài)電流穩(wěn)壓原理器件熟分析電壓穏定性暗電流管理策略第5章 汽車電子低壓電源設(shè)計(jì)5.1電源反接保護(hù)二極管電路、PMOS管電路、5.2瞬態(tài)抑制靜電電容、TVS管的使用、MOV的使用5.3電壓監(jiān)測(cè) 遲滯門限和狀態(tài)圖、過壓與欠壓電路、5.4低壓降穩(wěn)壓器穩(wěn)壓原理、LDO的熱分析、電容 ESR引起的震蕩5.5靜態(tài)電流的管理靜態(tài)電流的限制、靜態(tài)電流控制策略NMOS管電路、繼電器、開關(guān)控制電路的設(shè)計(jì)Bulk電容輸入口輸入輸岀的規(guī)范化整理開關(guān)線束電氣參數(shù)開關(guān)分類機(jī)械性能環(huán)境參數(shù)連接器的參數(shù)選擇

7、開關(guān)參數(shù)與模型八/J-/對(duì)應(yīng)的選擇癇程（工藝工程師.機(jī)構(gòu)工程師、硬件王程師）引腳順序問題C心開關(guān)的狀態(tài)分析輸入輸岀電路的功鏈柜圖&規(guī)范框圖線束參數(shù)三模型 /、 、Ch7數(shù)字接口電路兀器件數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)?環(huán)境參數(shù)正向r由外至內(nèi)檢驗(yàn)電路結(jié)果繼電壽熱啟動(dòng)橋入式&板載ReI時(shí)介紹電氣&時(shí)間忌苴它參數(shù)線圈糧涌電壓抑制冷啟動(dòng)吸合電壓維持電壓觸點(diǎn)保護(hù)a幾種方法 對(duì)比與計(jì)釋放電壓額定電壓最大連續(xù)工作電壓第6章 汽車電子輸入與輸出接口6.1輸入輸出的規(guī)范化整理連接器的選型考慮、I/O功能框圖6.2開關(guān)輸入設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求開關(guān)和線束、輸入開關(guān)狀態(tài)分析6.3低電平和高電平有效電路接口設(shè)計(jì)約束、電路

8、的正向設(shè)計(jì)、從外部到內(nèi)部的驗(yàn)證、從內(nèi)部到外部的驗(yàn)證、實(shí)際微調(diào)6.4模擬輸入接口 組合開關(guān)的電路、電流轉(zhuǎn)換電路6.5智能功率器件開關(guān)的功耗分析、感性負(fù)載保護(hù)、反接保護(hù)、故障診斷電路與波形、模擬診斷的計(jì)算6.6繼電器應(yīng)用繼電器參數(shù)分析、繼電器的各種電壓、浪涌電壓的抑制、觸點(diǎn)保護(hù)32 位 MCUIOD分類驅(qū)動(dòng)能力典型應(yīng)用和分析汽車申¥廠商市場悅額MCU選擇時(shí)鐘復(fù)位片上的存儲(chǔ)住 片上的硬件f 單片機(jī)的性乍V集成功能 通信接口 批量價(jià)格 功耗上電復(fù)位 I 欠壓復(fù)位 r外部復(fù)位 I軟件復(fù)位其他復(fù)位MCU功耗分析AD精度分析AD 口使用注意事項(xiàng)L 諧振器 I 振蕩器時(shí)鐘高速CAN總線對(duì)時(shí)鐘精度分析

9、電壓范圍濾液電容鉗位設(shè)計(jì)處理未使用引腳第7章主控單元與模塊設(shè)計(jì)7.1單片機(jī)的輸入輸出口10驅(qū)動(dòng)能力、MCU功耗分析、AD轉(zhuǎn)化誤差、內(nèi)置 AD的使用、未使用的引腳 7.2單片機(jī)的時(shí)鐘與復(fù)位復(fù)位詳解、時(shí)鐘選擇、高速CAN的時(shí)鐘精度 第8章電子制圖設(shè)計(jì)8.1原理圖設(shè)計(jì)原理圖繪制要點(diǎn)、 BOM的整理和規(guī)范8.2地線策略地線策略設(shè)計(jì)目標(biāo)、地線間的連接處理8.3印刷電路板的設(shè)計(jì) 布局規(guī)則、走線的規(guī)則8.4 DFM設(shè)計(jì)可制造性的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、可測(cè)試性設(shè)計(jì)8.5印刷電路板的加工過程和工藝第9章汽車電子工程師的成長與雜談9.19.29.39.49.59.6汽車電子硬件工程師的成長 認(rèn)識(shí)汽車產(chǎn)品質(zhì)量的重要性 硬件工作

10、內(nèi)容和重心的轉(zhuǎn)變 在組織中學(xué)習(xí)和規(guī)范化改進(jìn) 汽車電子領(lǐng)域工程師的工作機(jī)會(huì)和發(fā)展機(jī)遇 給畢業(yè)生和在校學(xué)生的幾條建議汽車電子硬件設(shè)計(jì)-硬件設(shè)計(jì)方法 發(fā)布時(shí)間：2011-05-29 22:56:56其實(shí)從一個(gè)角度而言，整本書都可以不要，但是這個(gè)章節(jié)確實(shí)需要讓每一位在汽車電子領(lǐng)域從事硬件設(shè)計(jì)的工程師 去重視。一個(gè)普遍意義上的問題是，當(dāng)我們了解完需求，把內(nèi)動(dòng)定義好，從電路圖設(shè)計(jì)開始到電路圖繪制完成，有什么 樣的一個(gè)形式來說明這個(gè)設(shè)計(jì)是可靠的呢？這個(gè)問題的提出是在于，如何能夠說服自己和說服整個(gè)團(tuán)隊(duì)，電路的設(shè) 計(jì)是經(jīng)過精心考慮的，能夠在前期的考慮中，就完全考慮了后面可能出現(xiàn)的問題，包括需要通過的設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)

11、、 調(diào)試中可能出現(xiàn)的問題、裝車過程中可能出現(xiàn)的問題和未來潛在的設(shè)計(jì)更改。設(shè) 計(jì) 指 標(biāo)失效率故障分析最壞情況在以上的示意圖中，大概歸納出了失效率&壽命估計(jì)、故障&原因分析、極端條件下的最壞情況的分析、潛在電路和潛在的模式分析和穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的熱狀態(tài)分析這些內(nèi)容，作為一個(gè)模塊的強(qiáng)壯性的依據(jù)，換句話來說，也就是設(shè) 計(jì)的靠譜程度。這與在各個(gè)方面應(yīng)用較多的強(qiáng)壯性設(shè)計(jì)方法，并沒有沖突，本質(zhì)上這塊內(nèi)容可以統(tǒng)統(tǒng)劃分到容差分 析里頭，作為校核電路的內(nèi)部指標(biāo)（模塊內(nèi)生性的一些參數(shù)）和外部指標(biāo)（根據(jù)系統(tǒng)要求的基本輸出參數(shù)）在汽車中，有著太多的零件，而電子模塊往往起著控制的作用，要是它趴下了，一個(gè)較小的

12、子系統(tǒng)也就趴下了。 以車身控制器為例，車門、車窗、雨刮、車燈和門禁系統(tǒng)，哪個(gè)功能失效了，消費(fèi)者可是要求索賠的，車商還得 Cover經(jīng)銷商的問題，一旦累計(jì)到某個(gè)程度，還必須召回這些車輛。所以在要求電子模塊里頭，質(zhì)量問題也就成了 最基本的要求，設(shè)計(jì)使用時(shí)間和整個(gè)模塊的故障率都是要求較高的，畢竟沒人要求一個(gè)MP3或者電風(fēng)扇使用15年。以下為目錄，我將努力在每個(gè)小節(jié)的地方寫清楚為什么？和之間的相互聯(lián)系，作為每章理清思路的開始。在補(bǔ) 充以后，有不明白的地方可以提出來。第3章汽車電子硬件設(shè)計(jì)方法 3.1模塊的可靠性預(yù)測(cè)如前面所說的那樣，模塊的無故障使用時(shí)間是需要工程師進(jìn)行評(píng)估的。這是從元件的失效率開始計(jì)算

13、模塊的 子功能系統(tǒng)的失效率，最后大致得出整個(gè)模塊的失效率，這個(gè)指標(biāo)是需要進(jìn)行控制的。對(duì)于元件失效來說，是需要 在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出來的，由于汽車電子的特殊性，它并不具備自己失效數(shù)據(jù)庫（汽車OEM負(fù)責(zé)調(diào)查汽車質(zhì)量，控制模塊僅僅作為一部分，很難單獨(dú)進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)）。不像做軍工的可以參考MIL-HDBK-217F2 ，做通信的可以參考Telcordia Issue或者HRD5。這項(xiàng)工作需要較多的時(shí)間，采取可靠性軟件已經(jīng)把完成簡化；在自己需要親手做的情況下，可以選擇元件計(jì)數(shù) 法或應(yīng)力分析法，前者適用于缺乏足夠的時(shí)間下得出簡要結(jié)果，后者是設(shè)計(jì)到了需要確認(rèn)的階段清晰化的結(jié)果。/*3.1.1 MIL-H

14、DBK-217F美國的軍標(biāo)是一份久經(jīng)考驗(yàn)的材料，由于其統(tǒng)計(jì)的樣本較早， IC 企業(yè)的工藝和可靠性都有著飛速的提升，以 它的數(shù)值來進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果是很悲觀并且不太切合實(shí)際。因此往往根據(jù)這份材料來做一個(gè)相對(duì)結(jié)果，然后根據(jù)企業(yè) 自身的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。仔細(xì)看這份材料，里頭有著我們使用的所有元件的失效率計(jì)算公式，也給出了各個(gè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值，可以根 據(jù)這些材料手頭算算。3.1.2 元件的失效分布單個(gè)元件的損壞，往往會(huì)形成不同的結(jié)果，這樣的不同表現(xiàn)形式的失效也會(huì)對(duì)模塊產(chǎn)生不同的影響。而我們?cè)?分析這些結(jié)果的時(shí)候，也可以得到這種結(jié)果是依照一定的概率進(jìn)行分布的。 217F 并不給出失效的分布， 338B 則

15、給 出了完整的失效分布。3.1.3 分布的簡化事實(shí)上， 338B 給出了太多的失效模式，這使得我們的故障原因和錯(cuò)誤樹分析會(huì)非常復(fù)雜，而且我們比較關(guān)心 一些關(guān)鍵性的失效模式，這樣我們就需要對(duì)某些分布進(jìn)行合并和簡化。這個(gè)事情是需要公司進(jìn)行積累的，比較簡單 的方法是找元器件的提供商給出其分析的數(shù)據(jù)，往往可以較為簡單的達(dá)到目的。3.1.4 降額設(shè)計(jì)元件的失效率是直接與其各種載荷直接相關(guān)的，也就是其標(biāo)稱的值，需要采取一定的降額使用才能達(dá)到一個(gè) 較為理想的結(jié)果。 而在算完一遍失效率以后， 再去調(diào)整每個(gè)元件的額度是較為痛苦的， 因此這里可以參考 GJBZ3593 進(jìn)行一個(gè)前置的處理。然后根據(jù)前面的失效率檢查

16、，確認(rèn)結(jié)果才進(jìn)行調(diào)整，后續(xù)的工作會(huì)做得有效些。3.2 最壞情況分析PS ：做這項(xiàng)工作時(shí)間最久，也最有感情。元件的失效往往不一定在穩(wěn)定的狀態(tài)下，有時(shí)候是在惡劣的環(huán)境下，各種載荷和條件集中在一起的時(shí)候，使得 模塊突然超過了其容忍程度。因此估計(jì)在各種最壞條件下，模塊中的電路的各種參數(shù)和特性是非常有必要的。這里 需要保證，模塊的各個(gè)主要功能符合規(guī)定的范圍，實(shí)際狀態(tài)達(dá)不到損壞的范圍，因此熱狀態(tài)的分析往往是最壞情況 分析的一個(gè)主要研究對(duì)象，這部分內(nèi)容與熱分析有著一定的重疊和交叉。我們要分析的誤差，大概可分為初始偏差、汽車環(huán)境變化引起的偏差和退化效應(yīng)引起的部分。對(duì)于數(shù)字電路和模擬電路分別有著需要關(guān)注的內(nèi)容，

17、方法一般有三種，極值法、均方根法和蒙特卡洛。3.2.1 整合復(fù)雜的情況最基礎(chǔ)的情況，是需要把每個(gè)元件建立起基礎(chǔ)的參數(shù)文檔。一個(gè)最為簡單的例子，是將電阻的精度，在各種條 件下的最壞值給計(jì)算出來，我們看到的精度是正常狀態(tài)下的。另外一個(gè)重要的事情，是得把電路分析的方法找回來，由于計(jì)算過程中需要引入大量的模型，構(gòu)成的回路較多。 可能需要在節(jié)點(diǎn)電壓法和網(wǎng)孔電流法的支持下，使用矩陣進(jìn)行運(yùn)算。3.2.2 極值分析法相對(duì)而言， 這是最悲觀和最簡單的方法， 將所有的輸入?yún)?shù)分為上限和下限， 就可以得到整個(gè)電路的上限和下限。 至于如何選擇，則可以用靈敏度和求導(dǎo)方法求取上下限參數(shù)組合。3.2.3 均方根分析相對(duì)樂觀

18、一點(diǎn)，也把某些壞的情況忽略了，將所有的參數(shù)的方差整理出來，得出系統(tǒng)的方差，然后選擇覆蓋模 塊的概率范圍。3.2.4 蒙特卡羅分析采用隨機(jī)抽樣的方法是較為簡單的，不停的在一個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)數(shù)代入，得出系統(tǒng)的分布的柱狀圖，能夠精確的知道模塊在大量應(yīng)用的實(shí)際情況。這是必不可少的步驟，在計(jì)算中需要一些技巧，我做了一個(gè)例子。3.2.5 PSPICE 的應(yīng)用用軟件的方法當(dāng)然是簡單的，但是模型建立也需要費(fèi)時(shí)間，一般作為某些電路分析的必要內(nèi)容。我其實(shí)推薦大家使用 Mathcad ，可以做得更為精確，特別是熬過初始的建立的那個(gè)階段。3.3 FMEA 失效模式的影響分析在一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)中，如果不能從減少潛在故

19、障的角度去考慮問題，將可能收獲諸多的問題。在國際汽車 質(zhì)量要求越來越苛刻的條件下， 汽車電子模塊中進(jìn)行失效模式的分析是非常有必要的。 由于這塊內(nèi)容需要更多經(jīng)驗(yàn)， 我曾經(jīng)做過的東西好像實(shí)在是有些差距，這里只是給出了一些基本的參考材料。3.3.1 找問題這里要說的，是我當(dāng)初在涉及尋找故障中采取的一些標(biāo)準(zhǔn)化方法。當(dāng)初的某個(gè)車在路試的時(shí)候，轉(zhuǎn)向燈的驅(qū)動(dòng) 電路燒毀， 光是尋找這個(gè)原因就花費(fèi)了大量的時(shí)間， 最后找到的原因是門鎖驅(qū)動(dòng)抑制感性沒做好。 按照當(dāng)初的看法， 如果有一份完整的 DFMEA ，長時(shí)間的無頭緒調(diào)查和排查型實(shí)驗(yàn)毫無價(jià)值。3.3.2 實(shí)際內(nèi)容這部分整理了一些基礎(chǔ)的內(nèi)容，由于沒有太多經(jīng)驗(yàn)，只能

20、盡力寫些基礎(chǔ)的材料，篇幅不大。3.4 故障樹分析故障樹在某些故障的分析過程中，是一種非常好用的工具，在分析某些重大的故障和問題的時(shí)候，相對(duì)給力。3.4.1 樹形結(jié)構(gòu)篇幅不大，主要介紹一些基礎(chǔ)的東西。3.4.2 實(shí)現(xiàn)操作的方法定性和定量的方法里頭，定量的需要建立一個(gè)事件的數(shù)據(jù)庫，這里花了一些篇幅介紹一塊免費(fèi)軟件的操作。3.5 潛在路徑分析汽車電氣里頭有著熔絲盒，在某些地方可能熔斷的情況下，或者因?yàn)檫\(yùn)輸需要取下某些熔絲的時(shí)候，為了不讓 不同的輸入之間產(chǎn)生 “潛入 ”，這項(xiàng)工作是非常必要的。3.5.1 “熔絲 ”問題當(dāng)某些模塊存在上拉的負(fù)載，而本身電源熔絲取下的時(shí)候，是重點(diǎn)分析的對(duì)象。3.5.2 意想不到的潛在電路這里指電源內(nèi)部不同電源（12V和5V或者其他電壓軌），為了保護(hù)，可能采取鉗位，另一方面就可