汽車電子硬件設(shè)計

"汽車電子硬件設(shè)計"-詳細(xì)目錄發(fā)布時間：2011-05-2922:58:53我把目錄給整理了一下，并且把一局部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容給聯(lián)系起來，這樣對我也是一種直觀的整理方式。對"汽車電子硬件設(shè)計"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1.1氣候與化學(xué)環(huán)境根本溫度實驗、模塊的外殼防護等級、濕熱試驗、化學(xué)環(huán)境和鹽霧1.2機械負(fù)荷振動、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章汽車電子開發(fā)流程2.1質(zhì)量體系TS16949、八項根本原則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、團隊構(gòu)建、Review方法、文件系統(tǒng)、流程化的思考第3章汽車電子硬件設(shè)計方法3.1可靠性預(yù)測元器件失效率計算、失效分布、使用的修正和降額設(shè)計3.2最壞情況分析根本介紹、極值分析法、均方根分析、蒙特卡羅分析、PSPICE3.3DFMEA故障解決方法、DFMEA的根本容3.4故障樹分析根本介紹、實際應(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)的散熱計算、熱特性參數(shù)、PCB導(dǎo)線設(shè)置第4章元器件考前須知4.1對于元器件的規(guī)要求ROHS、氧化和濕敏4.1電阻選值、元件工藝、最壞精度、散熱分析、防浪涌能力、大封裝問題4.2電容數(shù)字電路的噪聲、旁路電容和去耦電容、MLCC電容、鋁電解電容、鉭電容、容值偏差4.3二極管特性和參數(shù)、穩(wěn)壓管的使用、細(xì)致的功耗計算4.4三極管飽和的條件、考前須知4.5功率MOSFET管開啟關(guān)閉特性、直接耦合驅(qū)動電路三章容聯(lián)系第5章汽車電子低壓電源設(shè)計5.1電源反接保護二極管電路、PMOS管電路、NMOS管電路、繼電器、開關(guān)控制電路的設(shè)計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)測遲滯門限和狀態(tài)圖、過壓與欠壓電路、Bulk電容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)電流控制策略第6章汽車電子輸入與輸出接口6.1輸入輸出的規(guī)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)計的根底要求開關(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)計約束、電路的正向設(shè)計、從外部到部的驗證、從部到外部的驗證、實際微調(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、反接保護、故障診斷電路與波形、模擬診斷的計算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、觸點保護第7章主控單元與模塊設(shè)計7.1單片機的輸入輸出口IO驅(qū)動能力、MCU功耗分析、AD轉(zhuǎn)化誤差、置AD的使用、未使用的引腳7.2單片機的時鐘與復(fù)位復(fù)位詳解、時鐘選擇、高速CAN的時鐘精度第8章電子制圖設(shè)計8.1原理圖設(shè)計原理圖繪制要點、BOM的整理和規(guī)8.2地線策略地線策略設(shè)計目標(biāo)、地線間的連接處理8.3印刷電路板的設(shè)計布局規(guī)則、走線的規(guī)則8.4DFM設(shè)計可制造性的設(shè)計要點、可測試性設(shè)計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9.1汽車電子硬件工程師的成長9.2認(rèn)識汽車產(chǎn)品質(zhì)量的重要性9.3硬件工作容和重心的轉(zhuǎn)變9.4在組織中學(xué)習(xí)和規(guī)化改良9.5汽車電子領(lǐng)域工程師的工作時機和開展機遇9.6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"-硬件設(shè)計方法發(fā)布時間：2011-05-2922:56:56其實從一個角度而言，整本書都可以不要，但是這個章節(jié)確實需要讓每一位在汽車電子領(lǐng)域從事硬件設(shè)計的工程師去重視。一個普遍意義上的問題是，當(dāng)我們了解完需求，把動定義好，從電路圖設(shè)計開場到電路圖繪制完成，有什么樣的一個形式來說明這個設(shè)計是可靠的呢？這個問題的提出是在于，如何能夠說服自己和說服整個團隊，電路的設(shè)計是經(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)計驗證試驗、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)計更改。在以上的示意圖中，大概歸納出了失效率&壽命估計、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)分析這些容，作為一個模塊的強壯性的依據(jù)，換句話來說，也就是設(shè)計的靠譜程度。這與在各個方面應(yīng)用較多的強壯性設(shè)計方法，并沒有沖突，本質(zhì)上這塊容可以統(tǒng)統(tǒng)劃分到容差分析里頭，作為校核電路的部指標(biāo)〔模塊生性的一些參數(shù)〕和外部指標(biāo)〔根據(jù)系統(tǒng)要求的根本輸出參數(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，一個較小的子系統(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)，哪個功能失效了，消費者可是要求索賠的，車商還得Cover經(jīng)銷商的問題，一旦累計到*個程度，還必須召回這些車輛。所以在要求電子模塊里頭，質(zhì)量問題也就成了最根本的要求，設(shè)計使用時間和整個模塊的故障率都是要求較高的，畢竟沒人要求一個MP3或者電風(fēng)扇使用15年。以下為目錄，我將努力在每個小節(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場。在補充以后，有不明白的地方可以提出來。第3章汽車電子硬件設(shè)計方法3.1模塊的可靠性預(yù)測如前面所說的那樣，模塊的無故障使用時間是需要工程師進(jìn)展評估的。這是從元件的失效率開場計算模塊的子功能系統(tǒng)的失效率，最后大致得出整個模塊的失效率，這個指標(biāo)是需要進(jìn)展控制的。對于元件失效來說，是需要在實際運行中進(jìn)展統(tǒng)計得出來的，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局部，很難單獨進(jìn)展大量的統(tǒng)計〕。不像做軍工的可以參考MIL-HDBK-217F2，做通信的可以參考TelcordiaIssue或者HRD5。這項工作需要較多的時間，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，可以選擇元件計數(shù)法或應(yīng)力分析法，前者適用于缺乏足夠的時間下得出簡要結(jié)果，后者是設(shè)計到了需要確認(rèn)的階段清晰化的結(jié)果。3.1.1MIL-HDBK-217F美國的軍標(biāo)是一份久經(jīng)考驗的材料，由于其統(tǒng)計的樣本較早，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)展評估，結(jié)果是很悲觀并且不太切合實際。因此往往根據(jù)這份材料來做一個相對結(jié)果，然后根據(jù)企業(yè)自身的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進(jìn)展調(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算公式，也給出了各個參數(shù)所對應(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元件的損壞，往往會形成不同的結(jié)果，這樣的不同表現(xiàn)形式的失效也會對模塊產(chǎn)生不同的影響。而我們在分析這些結(jié)果的時候，也可以得到這種結(jié)果是依照一定的概率進(jìn)展分布的。217F并不給出失效的分布，338B則給出了完整的失效分布。3.1.3分布的簡化事實上，338B給出了太多的失效模式，這使得我們的故障原因和錯誤樹分析會非常復(fù)雜，而且我們比擬關(guān)心一些關(guān)鍵性的失效模式，這樣我們就需要對*些分布進(jìn)展合并和簡化。這個事情是需要公司進(jìn)展積累的，比擬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到達(dá)目的。3.1.4降額設(shè)計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到達(dá)一個較為理想的結(jié)果。而在算完一遍失效率以后，再去調(diào)整每個元件的額度是較為痛苦的，因此這里可以參考GZ3593進(jìn)展一個前置的處理。然后根據(jù)前面的失效率檢查，確認(rèn)結(jié)果才進(jìn)展調(diào)整，后續(xù)的工作會做得有效些。3.2最壞情況分析PS：做這項工作時間最久，也最有感情。元件的失效往往不一定在穩(wěn)定的狀態(tài)下，有時候是在惡劣的環(huán)境下，各種載荷和條件集中在一起的時候，使得模塊突然超過了其容忍程度。因此估計在各種最壞條件下，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，模塊的各個主要功能符合規(guī)定的圍，實際狀態(tài)達(dá)不到損壞的圍，因此熱狀態(tài)的分析往往是最壞情況分析的一個主要研究對象，這局部容與熱分析有著一定的重疊和穿插。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)引起的局部。對于數(shù)字電路和模擬電路分別有著需要關(guān)注的容，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)雜的情況最根底的情況，是需要把每個元件建立起根底的參數(shù)文檔。一個最為簡單的例子，是將電阻的精度，在各種條件下的最壞值給計算出來，我們看到的精度是正常狀態(tài)下的。另外一個重要的事情，是得把電路分析的方法找回來，由于計算過程中需要引入大量的模型，構(gòu)成的回路較多?？赡苄枰诠?jié)點電壓法和網(wǎng)孔電流法的支持下，使用矩陣進(jìn)展運算。3.2.2極值分析法相對而言，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均方根分析相對樂觀一點，也把*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圍。3.2.4蒙特卡羅分析采用隨機抽樣的方法是較為簡單的，不停的在一個圍進(jìn)展隨機數(shù)代入，得出系統(tǒng)的分布的柱狀圖，能夠準(zhǔn)確的知道模塊在大量應(yīng)用的實際情況。這是必不可少的步驟，在計算中需要一些技巧，我做了一個例子。3.2.5PSPICE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時間，一般作為*些電路分析的必要容。我其實推薦大家使用Mathcad，可以做得更為準(zhǔn)確，特別是熬過初始的建立的那個階段。3.3FMEA失效模式的影響分析在一個相對復(fù)雜的系統(tǒng)中，如果不能從減少潛在故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)展失效模式的分析是非常有必要的。由于這塊容需要更多經(jīng)歷，我曾經(jīng)做過的東西好似實在是有些差距，這里只是給出了一些根本的參考材料。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*個車在路試的時候，轉(zhuǎn)向燈的驅(qū)動電路燒毀，光是尋找這個原因就花費了大量的時間，最后找到的原因是門鎖驅(qū)動抑制感性沒做好。按照當(dāng)初的看法，如果有一份完整的DFMEA，長時間的無頭緒調(diào)查和排查型實驗毫無價值。3.3.2實際容這局部整理了一些根底的容，由于沒有太多經(jīng)歷，只能盡力寫些根底的材料，篇幅不大。3.4故障樹分析故障樹在*些故障的分析過程中，是一種非常好用的工具，在分析*些重大的故障和問題的時候，相對給力。3.4.1樹形構(gòu)造篇幅不大，主要介紹一些根底的東西。3.4.2實現(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事件的數(shù)據(jù)庫，這里花了一些篇幅介紹一塊免費軟件的操作。3.5潛在路徑分析汽車電氣里頭有著熔絲盒，在*些地方可能熔斷的情況下，或者因為運輸需要取下*些熔絲的時候，為了不讓不同的輸入之間產(chǎn)生“潛入〞，這項工作是非常必要的。3.5.1“熔絲〞問題當(dāng)*些模塊存在上拉的負(fù)載，而本身電源熔絲取下的時候，是重點分析的對象。3.5.2意想不到的潛在電路這里指電源部不同電源〔12V和5V或者其他電壓軌〕，為了保護，可能采取鉗位，另一方面就可能會有問題，舉了個典型的例子來分析情況?？傮w而言，潛入路徑是一種系統(tǒng)分析方法，是要把所有的負(fù)載和電源，部電壓軌之間進(jìn)展系統(tǒng)性分析。在*些情況下，可能需要進(jìn)入IC級別分析，特別是目前IC集成了越來越多的功能，不注意這點，到時候發(fā)生問題找不到哭都哭不出來。3.6模塊熱分析汽車電子模塊的環(huán)境溫度很苛刻，即使是汽車級別的器件，在*些時候散熱功率也隨著環(huán)境變化的，這里需要仔細(xì)核算。車身電子好似總體問題不大，EV和HEV的功率電子的應(yīng)用才是關(guān)鍵，因此我在本文中僅僅是開了個頭，這本書里頭想要對此深入搞下去肯定是不可能的，以后等這本書順利出出來，有時候我會努力的整理一些汽車功率電子熱分析的材料給大家，這樣可能更有意義。3.6.1穩(wěn)態(tài)的散熱計算方法介紹各種元件的發(fā)熱計算方法，和根本概念如熱阻等的定義，以及實際的情況。3.6.2熱效應(yīng)系數(shù)這里介紹的較為簡單，主要是在不同的給出