电子产品的制作方法

本实用新型属于车辆技术领域，尤其涉及一种电子产品。

背景技术：

随着电子技术的发展，电子产品的种类和数量与日俱增，并呈现高度集成、高度智能、高频高速等特点。由此可见，电子产品所处的电磁环境日益复杂和恶化，电子产品的电磁兼容性(EMC，Electro Magnetic Compatibility)问题也越来越引起重视。因此，EMC设计已经成为电子产品设计的重点和难点。

电子产品EMC包含产品产生电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference)的强度和抵抗电磁干扰(EMS，Electro Magnetic Susceptibility)的能力，大电流注入(BCI， Bulk current injection)属于其中的EMS。零部件国际标准ISO 11452-4-2011明确要求电子产品必须通过一定强度的大电流注入抗干扰试验，以考核电子产品对来自线束耦合的电磁辐射能量的抗干扰能力。大电流注入抗干扰试验是利用电流注入方式模拟电磁辐射环境，适用于所有在工作状态下可能受到电磁辐射影响的含有线束的电子产品。

在相关技术中，电子产品在进行大电流注入抗干扰试验时，容易出现部分功能不符合设计要求，比如，显示屏出现花屏、白屏，指示灯出现闪烁，发声器出现误响、不响、异响，存储信息丢失，时间停顿、错乱，按键功能失效，严重影响了产品功能的实现，降低了产品的用户体验。因此，对于要求电子产品通过较大强度的大电流注入干扰的领域，比如军工、汽车、安防等领域，按照传统的电子产品设计理念，不能够确保电子产品通过较大强度的大电流注入干扰测试。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种电子产品，该电子产品可以提高抗大电流注入干扰的能力。

为了达到上述目的，本实用新型实施例的电子产品，包括：采集模块，所述采集模块包括采集单元，所述采集单元的特征值小于预设特征值以使得所述采集模块的工作电流可达到预设电流值，所述采集单元用于采集外部输入信号；控制模块，所述控制模块与所述采集模块相连，用于在所述外部输入信号小于预设输入阈值时生成报警命令；执行模块，所述执行模块与所述控制模块相连，用于根据所述报警命令进行报警。

根据本实用新型实施例的电子产品，通过设计采集单元的特征值小于预设特征值，以使得采集模块的工作电流可达到预设电流值，即在原理图设计时，适当地增大采集模块的工作电流，可以降低大电流注入对采集的外部输入信号的影响，提高抗大电流注入干扰能力，防止误判。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的电子产品的框图；

图2是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的框图；

图3是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的框图；

图4是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的框图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的电流流向示意图；

图6是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的信号采集流程图；

图7是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的PCB设计示意图；

图8是根据本实用新型的一个实施例的全液晶仪表的信号采集电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

针对电子产品EMC设计的现状在和问题，本实用新型实施例提出电子产品通过大电流注入抗干扰试验的设计策略。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例的电子产品。

图1为根据本实用新型实施例的电子产品的框图，如图1所示，本实用新型实施例的电子产品100包括采集模块10、控制模块20和执行模块30。控制模块20与采集模块10相连，执行模块30与控制模块20相连。

在本实用新型的实施例中，考虑到电子产品100的大电流注入测验，在原理图设计阶段，适当增大采集模块10的工作电流。如图1所示，本实用新型实施例的采集模块10包括采集单元11，采集单元11的特征值小于预设特征值以使得采集模块10的工作电流可达到预设电流值，通过减小采集单元11的特征值来适当增大采集模块10的工作电流，采集单元11用于采集外部输入信号。控制模块20用于在外部输入信号小于预设输入阈值时生成报警命令；执行模块30用于根据报警命令进行报警。

图2是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的框图，如图2所示，采集模块 10、控制模块20和执行模块30由电源模块40供电。采集模块10将采集的外部输入信号，例如将电子产品100通过连接器所接线束的状态信号，转换为电压信号，在这里的状态信号可以包括电阻信号、脉冲信号、温度信号、霍尔信号灯，并传输至控制模块20，控制模块20对电压信号进行运算处理，例如包括但不限于软件滤波、运算放大、数模转换、比较输出等处理，并发出相关控制指令和驱动信号。控制模块20连接若干执行模块30，执行模块30通过一定的方式将处理结果反馈给用户，例如反馈方式可以包括但不限于显示模块31显示信息、声音模块32语音报警、通信模块33外发故障信息，其中，通信模块33可以通过CAN总线、以太网、WIFI等方式，将故障信息传输给电子产品100的其他模块或用户的移动终端，便于及时读取信息、排除故障。

具体来说，当采集模块10中某一路信号对应的外部线束处于悬空状态时，经过采集模块10，传输到控制模块20的电压信号即采集模块10采集的外部输入信号记为U1。针对信号状态切换的采集策略中，软件设定的电压阈值即预设输入阈值记为U2。当大电流干扰信号注入到试验用的电流探头中，经过电流探头和电子产品100的连接器所接线束的电磁耦合，在线束上产生感应电流。根据楞次定律，感应电流使得采集模块 10中电压信号U1幅值降低。当大电流干扰信号强度达到一定的水平时，电压信号U1 降到软件设定的电压阈值U2，控制模块20误以为信号的外部线束状态发生变化，从而产生误报，即控制模块20发出显示故障信息、语音报警、外发故障信息的指令。在本实用新型的实施例中，通过改变采集模块10的相关电路的参数，通过设计采集单元11 的特征值小于预设特征值即减小采集单元11的特征值，例如，采集单元11可以通过分压电阻实现，通过减小分压电阻的电阻值，适当增大采集模块10的工作电流，大电流干扰信号通过电流探头与线束耦合产生的感应电流的增量相对于较大的工作电流的占比，基本可以忽略不计，采集模块10中电压信号U1的变化值明显减小，采集的外部输入信号小于预设输入阈值的情况出现的几率减小，也就不会导致执行模块30的误报，从而可以提高电子产品100抵抗BCI干扰的能力。

根据本实用新型实施例的电子产品100，在原理图设计阶段，挖掘大电流注入产品的作用机理，根据楞次定律，当大电流干扰信号注入到试验用的电流探头中，经过电流探头和电子产品连接器所接线束的电磁耦合，在线束上产生感应电流，本实用新型实施例适当增大采集模块10相应信号通道的工作电流，把外部注入的大电流干扰信号对该信号通道的影响降到最低，避免产品误报，提高抗大电流注入干扰能力。

在本实用新型的实施例中，如图3所示，采集单元11包括第一子单元111和第二子单元112，第一子单元111的一端与电源端VCC相连；第二子单元112的一端与第一参考地 GND1相连，第一参考地GND1可以为电子产品100的核心电路模块共用的参考地，第二子单元112的另一端与第一子单元111的另一端相连，第二子单元112的另一端与第一子单元111的另一端之间具有采集端，采集端分别与外部输入信号的输入端和控制模块20相连。具体地，第一子单元111和第二子单元112可以将电子产品100的外部输入信号的输入端例如连接器所连接线束的状态信号转换成电压信号，便于控制模块20进行运算处理，从而实现外部信号采集功能。在原理图设计时，可以通过调整第一子单元111和第二子单元112 的特征值来适当地增大采集模块10的工作电流，在一些实施例中，第一子单元111和第二子单元112可以采用电阻或具有电阻特性的元件来实现，通过选择适当电阻值的电阻来使得采集模块10的工作电流大于通常情况下的电流，以降低大电流输入时对采集的外部输入信号影响，避免使得外部输入信号小于预设输入信号而引起误报。

在本实用新型的实施例中，采集模块10还包括共模电感12，共模电感12的一端与第一参考地GND1相连，共模电感GND2的另一端与第二参考地GND2相连，其中，第一参考地 GND1为电子产品100的内部接地端，第二参考地GND2为电子产品100的外部接地端。第一参考地GND1和第二参考地GND2之间通过共模电感12隔离，可以防止外部输入信号的输入端附近例如连接器附近的第二参考地GND2和电子产品100的内部核心电路模块共用的第一参考地GND1相互串扰，从而可以进一步提高电子产品100的抗干扰能力。

在本实用新型的实施例中，第一参考地GND1与第二参考地GND2之间具有隔离带，且隔离带的最小距离大于预设距离。隔离带通常是PCB设计时，两种或多种不同工作频率的电路模块的分区设计，在本实用新型的实施例中，第一参考地GND1与第二参考地GND2之间相隔预设距离，保证两者之间具有足够的隔离间隙，达到更好地滤除串扰的目的。

简言之，在本实用新型的实施例中，在PCB设计阶段，采取共模电感12隔离外部的第二参考地GND2和内部的第一参考地GND1，并确保两者的间距达到一定的数值。具体来说， GND设计是EMC设计的重要技术之一，GND电位是电子产品100正常工作的基准电位，如果 GND设计不当，比如GND平面阻抗较大、GND分区不当、不同GND区域的连接不当等，容易产生EMC问题，甚至导致产品故障。BCI干扰属于典型的共模干扰，所产生的感应电流属于射频电流，因此，选择合适型号的共模电感12可以最大限度地滤除共模的电磁干扰信号。在实施例中，通过共模电感12隔离的外部GND2和内部GND1在进行大面积敷铜设计时，保持一定的间距，具体数值可以根据产品类型、负载特点和干扰强度决定。电子产品100的连接器周边的外部的第二参考地GND2是没有经过滤波处理的，一旦外部有干扰信号进入，第二参考地GND2容易发生波动，而电子产品其他电路模块对应的第一参考地GND1经过共模电感12滤波处理，相对较为稳定。如果只是通过共模电感12连接这两种GND，但其他地方仍然连接在一起或者两种GND的隔离间隙不够大，那么在外部有干扰信号进入时，两者容易产生串扰，从而达不到滤除共模干扰的目的。因此，本实用新型实施例提出的采取共模电感12隔离第二参考地GND2和第一参考地GND1，并确保两者的间距达到一定的数值，有利于电子产品100通过较大强度的BCI试验。

在本实用新型的实施例中，预设输入阈值小于误报设定值以使得电子产品在大电流注入时采集的外部输入信号大于预设输入阈值。其中，误报设定值可以为相关技术中通常采用的值，本实用新型实施例中，预设输入阈值小于误报设定值，即减小预设输入阈值。具体地，在软件设计阶段，通过调整采集模块10信号状态切换的阈值即预设输入阈值，可以提高电子产品100的抗干扰能力。例如，当大电流干扰注入产品时，感应电流会使得采集模块10中电压信号U1的幅值降低，如果控制模块20的软件调低阈值U2即预设输入阈值，保证U1大于U2，控制模块20即不会误报，BCI试验符合要求。

在本实用新型的实施例中，如图4所示，采集模块10还包括第一滤波单元13，第一滤波单元13的一端与外部输入信号的输入端相连，第一滤波单元13的另一端与第二参考地GND2相连。在一些实施例中，外部输入信号可以通过连接器01接入电子产品100，因而，输入端由连接器01表示。外部输入信号通过第一滤波单元13可以滤除干扰成分，可以有效地将一定频率范围的干扰成分耦合到第二参考地GND2。

在一些实施例中，如图4所示，采集模块10还包括隔离单元14，隔离单元14的一端与外部输入信号的输入端相连，隔离单元14的另一端与采集端相连。隔离单元14可以隔离MHz以上的高频干扰信号。在PCB设计中，共模电感12和隔离单元14可以均位于第一参考地GND1与第二参考地GND2之间的隔离带中。

在本实用新型的实施例中，如图4所示，采集模块10还包括防反单元15，防反单元 15的一端分别与隔离单元14和第二子单元112的另一端相连，防反单元15的另一端分别与第一子单元111的另一端和控制模块20相连。防反单元15能防止外部电流倒灌进入电子产品100。

如图4所示，采集模块10还包括第二滤波单元16，第二滤波单元16的一端分别与防反单元15的另一端和第二子单元112的另一端相连，第二滤波单元16的另一端与控制模块20相连。具体地，第二子单元112连接到第一参考地GND1，防反单元15经过第一子单元111上拉到电源，防反单元15经过第二滤波单元6连接到控制模块20，第二滤波单元 16可以消除开关抖动等噪声，确保传输到控制模块20的采集信号稳定有效，从而提高了信号采集的准确性。

简单来说，本实用新型实施例的电子产品100，通过在原理图设计、PCB设计以及软件设计三方面来考虑，提高电子产品100抗大电流注入干扰能力，下面再进一步说明。

参照图4所示，如5是根据本实用新型的一个实施例的电子产品的电流流向示意图，第一子单元111上拉到电源的支路电流为I，由于控制模块20中的采集端口一般为高阻状态，所以B点到控制模块20的电流可以忽略不计，即B点电压UB就是控制模块20的采集端口电压。可见，流过防反单元15的电流也是I，同时流过第二子单元112到第一参考地 GND1的支路电流为I1，当施加大电流干扰信号时，连接器某一路信号对应的外部线束感应电流为I2，此时，电流关系满足I＝I1+I2。如果防反单元15上面的电压降为UF，防反单元 15前端A点电压为UA，那么，电压关系为UB＝UA+UF。

假设连接器某一路信号的采集策略流程图如图6所示，当然本实用新型提出的设计方法不限于所述实施案例中的采集策略。上电时，S1，控制模块20首先进行初始化，开始采集某一路信号经过采集模块10转换的电压信号；S2，后由控制模块20中的数模转换器将这一电压信号转换成AD值，即采集信号线AD值。S3，如果软件设定的电压阈值即预设输入阈值为Uth，那么当采集模块20中某一路信号对应的外部线束处于悬空状态，即UB≥Uth时，控制模块20判定这一路信号处于正常状态，S4，不发出显示故障信息、语音报警、外发故障信息的指令。反之，如果所述采集模块中某一路信号对应的外部线束处于接地状态，即UB＜Uth时，控制模块判定这一路信号出现异常，S5，发出显示故障信息、语音报警、外发故障信息的指令，提醒用户。

大电流注入抗干扰试验要求电子产品在线束上注入一定强度的大电流干扰信号时，电子产品所有功能符合设计要求。也就是说，当采集模块20中某一路信号对应的外部线束处于悬空状态(UB≥Uth)时，控制模块20不应该发出显示故障信息、语音报警、外发故障信息的指令。当采集模块10中某一路信号对应的外部线束处于接地状态(UB＜Uth)时，控制模块20应该发出显示故障信息、语音报警、外发故障信息的指令，提醒用户。假如采集模块10中某一路信号对应的外部线束处于悬空状态，同时线束上没有大电流干扰信号注入，感应电流I2基本可以忽略不计，此时UB＞Uth，但是当大电流干扰信号注入到试验用的电流探头中，经过电流探头和电子产品100的连接器所接线束的电磁耦合，在线束上产生感应电流I2，当总电流I和第二子单元112的阻抗不变的情况下，流过第二子单元112到第一参考地GND2的支路电流I1减小，对应的A点电压UA减小，根据前面提到的电流关系、电压关系可知，控制模块20接收到的采集电压UB也减小。当大电流干扰信号强度进一步增加，在线束上产生的感应电流I2也进一步增大，因此控制模块20接收到的采集电压UB进一步减小。当大电流干扰信号强度增加到一定数值时，控制模块20接收到的采集电压UB小于软件设定的预设输入阈值Uth，此时控制模块20误以为外部线束状态即采集的外部输入信号发生变化，从而产生误报，控制模块20发出显示故障信息、语音报警、外发故障信息的指令。而在本实用新型的实施例中，在原理图设计阶段适当增大采集模块10的工作电流，即通过调整第一子单元111和第二子单元112的电路参数，增大总电流I，即使BCI试验时感应电流I2增大，也能保证第二子单元112的支路电流基本不变，即维持UB≥Uth，从而避免BCI试验时产品发生误报。

在本实用新型的一些实施例中，电子产品100的PCB设计示意图如图7所示，电子产品100的电源线(POW1和POW2)以及信号线(SIG1和SIG2)通过连接器与线路板连接，连接器周围的第二参考地GND2进行大面积敷铜设计，一部分外部干扰信号通过滤波、隔离元器件进入第二参考地GND2平面。电子产品100的核心功能电路模块共用的第一参考地 GND1也进行大面积敷铜设计，并确保大面积敷铜区域第一参考地GND1到连接器的阻抗最小，减小寄生参数，提高EMC性能。第一参考地GND1和第二参考地GND2通过共模电感12 连接，最大限度地降低了BCI试验时引入的共模干扰对产品正常工作的影响。另外，在本实用新型的实施例中，大面积敷铜区域第一参考地GND1和第二参考地GND2分开一定距离，两者之间的区域简称隔离带。假如第一参考地GND1和第二参考地GND2之间的最小距离为 Dmin，Dmin的具体数值可以根据产品类型、负载特点和干扰强度决定，“隔离带”可以有效防止第一参考地GND1和第二参考地GND2之间发生串扰。共模电感12和隔离单元14都布置在“隔离带”中，例如，第二参考地GND2通过共模电感12的一个线圈连接到第一参考地GND1，电源线POW1通过共模电感12的另一个线圈连接到电源线POW2，信号线SIG1 通过隔离单元14连接到信号线SIG2。布局设计和布线设计保证PCB设计时充分考虑产品的EMC试验，经过大量的BCI测试，设计方法效果明显，高效实用。

在软件设计时，通过调整预设输入阈值的设置，提高产品的抗干扰能力。

下面以一种12.3寸全液晶汽车仪表作为具体示例进行说明，如图8所述为本实用新型的一个实施例的12.3寸全液晶汽车仪表的信号采集电路图，input端口通过线束连接仪表外部的制动液位信号，电容C1作为第一滤波单元13，可以有效地将一定频率范围的干扰成分耦合到第二参考地GND2，磁珠FB1作为隔离单元14，主要用于隔离MHz以上的高频干扰信号，二极管D1作为防反单元15可以防止外部电流倒灌进入仪表。电阻R1和R2构成基本的分压电路作为采集单元11，第一子单元111对应电阻R1，第二子单元112对应电阻 R2，用于检测制动液位信号。电容C2、C3和电阻R3构成基本的滤波模块作为第二滤波单元16，可以消除开关抖动等噪声，确保传输到控制模块20的采集信号稳定有效，从而提高了信号采集的准确性。

在本实施例中，仪表制动液位低报警策略为，当采集电压U1小于阈值电压U2时，仪表报警；当采集电压U1≥阈值电压U2时，仪表不报警。在原理设计时，将电阻R1和R2 阻值减小，从而使流过电阻R2的电流增加数倍。当大电流干扰信号注入仪表时，在线束上感应的干扰电流不会使流过电阻R2的电流减小，即电阻R2上面的采集电压U1不会因为大电流干扰信号而减小。采集电压U1就不会降低到软件设定的阈值电压U2之下，因而，仪表不会因为大电流干扰信号而出现制动液位低的误报。同时，在软件设计时，适当减小阈值电压U2，可以进一步避免仪表产生误报警的风险。

在PCB设计时，电容C1下方的第二参考地GND2和电阻R2下方的第一参考地GND1通过共模电感12连接，磁珠FB1布置在隔离带上，可以防止第一参考地GND1和第二参考地 GND2发生串扰。作为优选方案，第一参考地GND1和第二参考地GND2中间的隔离带距离为 3mm左右。

上述液晶仪表的实施例，仅仅是为了补充说明本实用新型阐述的方法，不限制本实用新型的权利保护范围。其他无实质实用新型的借用本方法，都在本实用新型需要保护范围之内。

总的来说，针对相关技术中，在产品设计评估阶段没有考虑大电流注入抗干扰试验，而是依赖于成品测试阶段的时候补救措施。根据EMC费效比关系规律，如果设计阶段不考虑BCI试验，等到成品测试阶段发现BCI试验不通过再进行整改，不仅造成产品总体成本的大幅增加，而且严重影响产品的开发进度，甚至受到结构设计和PCB设计的局限性，无法实施相应的整改措施，最终导致产品不能按时量产、交付。

而本实用新型实施例的电子产品100，在原理图设计阶段、PCB设计阶段以及软件设计阶段均考虑大电流注入试验的检测，在原理图设计阶段适当增大采集模块10的工作电流，在PCB设计阶段采用共模电感12隔离第一参考地GND1和第二参考地GND2并保证两者相隔一定距离，以及在软件设计阶段适当调低预设输入阈值，从三方面来提高电子产品100的抗大电流注入干扰能力，有利于缩短开发时间、节省开发成本、提升产品性能。

本实用新型实施例的电子产品100，采取设计手段，而非整改手段，只需要调整优化原理图、PCB、软件设计策略，无需在成品测试阶段增加元器件，从而极大地降低了产品成本。并且，方案设计简单、灵活性好，可以有效提高大电流注入抗干扰试验的通过率，优势明显，值得行业内大力推广。

在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。