CN210898935U - 行车记录仪的电磁干扰抑制电路 - Google Patents

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刘盛春
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Abstract

本实用新型涉及行车记录仪技术领域，公开了一种行车记录仪的电磁干扰抑制电路，包括展频时钟发生器，通过使用内部调制器定期对振荡频率进行轻微调制来衰减不必要电磁干扰的峰值；振荡器，用于校准所述展频时钟发生器输入的晶体频率；展频频率调整单元，用于对展频时钟发生器输入的晶体频率进行调整；展频频率输出单元，用于将展频时钟发生器输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟；供电单元，用于为展频时钟发生器提供工作电源；本实用新型无需通过试错法或者计算来确定降低电磁干扰电路的电路参数，从而解决了行车记录仪产品PCB设计的电磁干扰抑制问题。

Description

行车记录仪的电磁干扰抑制电路
技术领域
本实用新型涉及行车记录仪技术领域，具体涉及一种行车记录仪的电磁干扰抑制电路。
背景技术
在过去的几十年里,越来越多的应用正在数字化。数字系统的实现非常简单,因为它完全是关于逻辑的；但是,随着信号速度的增加,复杂性呈指数级增长,特别是时钟同步、建立和保持时间、抖动等。这些问题不仅影响单个子系统的功能，而且在高频设备接近时会导致电磁干扰。
电磁干扰是一种不受欢迎的系统响应,因为它要么是本身电磁辐射,也可以是外部源发出的辐射。这种不良的响应或干扰可能会中断和降低任何电子系统的有效性能,并可能导致整个系统故障。因此,控制任何电子系统中的电磁干扰已成为电子系统设计人员的一个重要设计问题。
传统的电磁干扰设计，是用磁珠或者电阻电容匹配电路方式来抑制电磁干扰，由于磁珠是通过能量吸收方式来抑制电磁干扰,因此只是对单个频点的电磁干扰抑制比较理想；电阻电容匹配方式是通过对时钟或者电路敏感信号进行合理匹配，从而减少信号的反射，使得能量较为高效率地传递到下一级电路，使得电磁干扰能被较好的抑制，但是在实际PCB板上调试中，电路的阻抗较为难确定，只能通过试错法来决定匹配电路参数，没有理论依据，难以找到最优解。
公布号CN107171545A的专利公开了一种电磁干扰抑制电路，包括第一输入端、第二输入端、瞬态电压抑制模块、滤波模块、防反激干扰模块、第一输出端及第二输出端。瞬态电压抑制模块及滤波模块均与第一输入端及第二输入端相连，以接收第一输入端及第二输入端输入的信号。滤波模块还通过防反激干扰模块与第一输出端及第二输出端相连。瞬态电压抑制模块用于吸收输入信号中的高压杂讯，以使滤波模块接收到的信号的电压在预设范围内。滤波模块对接收到的信号进行共模滤波及差模滤波，并将滤波后的信号通过防反激干扰模块及第一输出端及第二输出端输出，防反激干扰模块用于防止外部信号的反激干扰。
本发明人认为，上述技术方案仅仅适用于电动汽车的各个系统之间的电磁干扰抑制，并不适用于行车记录仪的电磁干扰抑制。
公布号CN108039815A的专利公开了一种电磁干扰抑制电路及其操作方法，包括直流母线，直流母线经过分别用于抑制共模干扰和抑制差模干扰的磁环后与逆变器的直流输入端相连，逆变器的交流桥口输出分别经过电感和断路器QF1与桥口的三相出线连接，桥口的三相出线经过共模电感L11、差模电感L12和磁环后分别连接三相出线端A、B和C，通过磁环和电感来抑制各个频段的高频干扰。
本发明人认为，上述技术方案通过共模电感和差模电感的相互配合，在高频干扰源的源头处增加高频抑制装置，即在逆变器的滤波电感上增加共模抑制磁环的方式，实现降低逆变器的电磁干扰，适用于解决电网设备的电磁干扰，并不适用于行车记录仪的电磁干扰抑制。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供行车记录仪的电磁干扰抑制电路，解决行车记录仪产品PCB设计的电磁干扰抑制问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供行车记录仪的电磁干扰抑制电路，包括
展频时钟发生器，所述展频时钟发生器通过使用内部调制器定期对振荡频率进行轻微调制来衰减不必要电磁干扰的峰值；
振荡器，所述振荡器用于校准所述展频时钟发生器输入的晶体频率；
展频频率调整单元，所述展频频率调整单元用于对所述展频时钟发生器输入的晶体频率进行调整；
展频频率输出单元，所述展频频率输出单元用于将所述展频时钟发生器输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟；
供电单元，所述供电单元用于为所述展频时钟发生器提供工作电源。
进一步地，所述振荡器包括晶振、第一电容以及第二电容，所述展频时钟发生器的引脚1分别连接所述晶振的一端和所述第一电容的一端，所述展频时钟发生器的引脚2分别连接所述晶振的另一端和所述第二电容的一端，所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端相连后接地。
进一步地，所述展频频率调整单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻，所述展频时钟发生器的引脚3分别连接所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端接芯片电源3.3V，所述第二电阻的另一端与所述展频时钟发生器的引脚4相连后接地，所述展频时钟发生器的引脚7分别连接所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端，所述第四电阻的另一端接电路电源VCC，所述展频时钟发生器的引脚6连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端与所述第五电阻相连后接地。
进一步地，所述展频频率输出单元包括第六电阻和第七电阻，所述展频时钟发生器的引脚5连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接所述行车记录仪主芯片系统时钟和所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地。
进一步地，所述供电单元包括第八电阻和第三电容，所述展频时钟发生器的引脚8分别连接所述第八电阻的一端和所述第三电容的一端，所述第八电阻的另一端接电路电源VCC，所述第三电容的另一端接地。
进一步地，所述展频时钟发生器的型号为SSDCI1108AF。
进一步地，所述展频时钟发生器的引脚1为XIN/CXIN，所述引脚1为所述展频时钟发生器的内部振荡电路的输入端；所述展频时钟发生器的引脚2为XOUT，所述引脚2为所述展频时钟发生器的内部振荡电路的输出端。
进一步地，所述展频时钟发生器的引脚3为FREQ0，所述展频时钟发生器的引脚4为FREQ1，所述引脚3和所述引脚4用于根据输入的晶体频率范围选择输出高电平或低电平；所述展频时钟发生器的引脚7为ADS，所述引脚7用于设置输入的晶体频率范围。
进一步地，所述展频时钟发生器的引脚5为Mod Out，所述引脚5用于所述展频时钟发生器的展频频率输出。
进一步地，所述第二电阻设置为NC，所述第四电阻设置为NC，所述第六电阻设置为NC。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，通过频率调制方式，使用展频时钟发生器的内部调制器定期对振荡频率进行轻微调制来衰减不必要电磁干扰的峰值；通过振荡器校准展频时钟发生器输入的晶体频率，展频频率调整单元对展频时钟发生器输入的晶体频率进行调整，展频频率输出单元将展频时钟发生器输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟，供电单元为展频时钟发生器提供工作电源，无需通过试错法或者计算来确定降低电磁干扰电路的电路参数，从而解决了行车记录仪产品PCB设计的电磁干扰抑制问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的功能组成框图。
图2是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的电路原理图。
图3是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的电磁干扰产生原理图。
图4是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的调制后的行车记录仪主芯片系统时钟中心展频频率原理图。
图5是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的电路处理之前和处理之后的电磁干扰对比原理图。
图6是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的中心频率展频方式原理图。
图7是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的输出的频谱和调制域之间的对应关系原理图。
图8是本实用新型实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路的电磁干扰测试效果原理图。
上述图中的标记为U1、展频时钟发生器；2、振荡器；3、展频频率调整单元；4、供电单元；5、展频频率输出单元。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合附图与具体实施例，对本实用新型的技术方案做详细的说明。
如图1至图8所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
参照图1，本实施例提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，包括展频时钟发生器U1，展频时钟发生器U1通过使用内部调制器定期对振荡频率进行轻微调制来衰减不必要电磁干扰的峰值；振荡器2，振荡器2用于校准展频时钟发生器U1输入的晶体频率；展频频率调整单元3，展频频率调整单元3用于对展频时钟发生器U1输入的晶体频率进行调整；展频频率输出单元5，展频频率输出单元5用于将展频时钟发生器U1输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟；供电单元4，供电单元4用于为展频时钟发生器U1提供工作电源。
上述技术方案提供的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，通过频率调制方式，使用展频时钟发生器U1的内部调制器定期对振荡频率进行轻微调制来衰减不必要电磁干扰的峰值；通过振荡器2校准展频时钟发生器U1输入的晶体频率，展频频率调整单元3对展频时钟发生器U1输入的晶体频率进行调整，展频频率输出单元5将展频时钟发生器U1输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟，供电单元4为展频时钟发生器U1提供工作电源，无需通过试错法或者计算来确定降低电磁干扰电路的电路参数，从而解决了行车记录仪产品PCB设计的电磁干扰抑制问题。
具体地，参照图2，展频时钟发生器U1的引脚1为XIN/CXIN，引脚1为展频时钟发生器U1的内部振荡电路的输入端；展频时钟发生器U1的引脚2为XOUT，引脚2为展频时钟发生器的内部振荡电路的输出端；展频时钟发生器U1的引脚3为FREQ0，展频时钟发生器U1的引脚4为FREQ1，引脚3和引脚4用于根据输入的晶体频率范围选择输出高电平或低电平；展频时钟发生器U1的引脚7为ADS，引脚7用于设置输入的晶体频率范围；展频时钟发生器U1的引脚5为Mod Out，引脚5用于展频时钟发生器U1的展频频率输出；展频时钟发生器U1的引脚4为GND，引脚4用于接地；展频时钟发生器U1的引脚8为VDD，引脚8用于接入工作电源。
作为本实施例的一种实施方式，参照图2，振荡器2包括晶振Y1、第一电容C1以及第二电容C2，展频时钟发生器U1的引脚1分别连接晶振Y1的一端和第一电容C1的一端，展频时钟发生器U1的引脚2分别连接晶振Y1的另一端和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端相连后接地。这样，引脚1和引脚2结合晶振Y1就组成了振荡器2，第一电容C1和第二电容C2为晶体的补偿电容，从而实现了校准展频时钟发生器U1输入的晶体频率。
作为本实施例的一种实施方式，参照图2，展频频率调整单元3包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，展频时钟发生器U1的引脚3分别连接第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端，第一电阻R1的另一端接芯片电源3.3V，第二电阻R2的另一端与展频时钟发生器U1的引脚4相连后接地，展频时钟发生器U1的引脚7分别连接第四电阻R4的一端和第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端接电路电源VCC，展频时钟发生器U1的引脚6连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端与第五电阻R5相连后接地。这样，就实现了对展频时钟发生器U1输入的晶体频率进行调整，输入的晶体频率经过调整后与FREQ0、FREQ1输出的对应关系如下表所示：
FREQ0 FREQ1 输入频率范围
H(高电平) H(高电平) 10MHz～30MHz
L(低电平) H(高电平) 66MHz～134MHz
H(高电平) L(低电平) 20MHz～67MHz
L(低电平) L(低电平) 40MHz～80MHz
作为本实施例的一种实施方式，参照图2，展频频率输出单元5包括第六电阻R6和第七电阻R7，展频时钟发生器U1的引脚5连接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端分别连接所述行车记录仪主芯片系统时钟和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地。这样，展频频率输出单元5就将展频时钟发生器U1输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟。
作为本实施例的一种实施方式，参照图2，供电单元4包括第八电阻R8和第三电容C3，展频时钟发生器U1的引脚8分别连接第八电阻R8的一端和第三电容C3的一端，第八电阻R8的另一端接电路电源VCC，第三电容C3的另一端接地。这样，供电单元4就为展频时钟发生器U1提供了工作电源。
优选地，展频时钟发生器U1的型号为SSDCI1108AF。
优选地，第二电阻R2设置为NC，第四电阻R4设置为NC，第六电阻R6设置为NC。
电磁干扰抑制电路的抑制电磁干扰原理如下所述：
由于造成电磁干扰的根本原因，在于矩形波有很多谐波分量，因此，从电磁干扰形成的机制原理上把这些谐波分量的能量抑制掉从而达到抑制电磁干扰的目的。
参照图3，图中EMI表示电磁干扰，F表示展频的中心频率，T表示数字信号；重复的数字信号T通过展频的中心频率F的能量积累产生电磁干扰。理想的方波在奇次谐波(3x,5x，..)处通过能量积累产生电磁干扰。真实的方波在所有谐波(2x、3x、4x、5x)处产生电磁干扰。
参照图4，图中EMI表示电磁干扰，S1表示调制后的能量分布曲线，S2表示调制前的能量分布曲线；通过电磁干扰抑制电路调制行车记录仪主芯片的系统时钟，控制时钟在周期变化，并以一定的时间作为周期变化步进。使得能量在更宽频宽上的分布(峰值EMI降低)。计算公式如下：
F＝1/T＝24MHz
F1＝1/(T+ΔT1)＝24.997MHz
F2＝1/(T+ΔT2)＝24.994MHz
…
Fn＝1/(T+ΔTn)＝24.994MHz
其中，F表示展频的中心频率，T表示数字信号，n表示自然数，ΔT1、ΔT2…ΔTn表示差值30KHz，F1表示展频在F的基础上减少30KHz的频率，F2表示展频在F1的基础上减少30KHz的频率，依此类推，Fn表示展频在F(n-1)的基础上减少30KHz的频率。
参照图5，图中EMI表示电磁干扰，S1表示经过电磁干扰抑制电路处理之后的EMI能量分布曲线，S2表示电磁干扰抑制电路处理之前的EMI能量分布曲线；电磁干扰的降低与调制带宽有关，调制带宽是中心频率的a％(a＝±1－±5)。调制的带宽越大，S1的EMI能量分布曲线就越宽，EMI的能量分布也就越小。这就从根本上有效降低了电磁干扰对行车记录仪的整机产品的影响。
参照图6，图中Fmax表示展频的最大频率，Fcenter表示展频的中心频率，Fmin表示展频的最小频率；作为本实施例的一种实施方式，24MHz系统时钟的调制频率为30kHz，使用+/-1.25％的中心频率展频方式，调制频率变化如图6中的曲线S0所示，调制频率选择大于20kHz以保持在音频频带之上，并且保持足够小(<120KHz)以避免行车记录仪主芯片内的锁相环跟踪问题。本实用新型的设计不是保持恒定的频率，而是对系统时钟进行调制，以在其源头即系统时钟处降低峰值EMI(电磁干扰)输出功率。调制频率被选择大于30kHz，以保持在音频频带之上，并且保持足够慢以避免系统定时和跟踪问题(通常远低于90kHz)。输出的频谱和调制域之间的对应关系如图7所示，其中，Fmax表示展频的最大频率，Fcenter表示展频的中心频率，Fmin表示展频的最小频率，S0表示调制频率变化曲线，S1表示S1表示经过电磁干扰抑制电路处理之后的EMI能量分布曲线，S2表示电磁干扰抑制电路处理之前的EMI能量分布曲线。
作为本实施例的一种实施方式，EMI(电磁干扰)测试效果如图8所示，F表示展频的中心频率，F＝24MHz，S1表示经过电磁干扰抑制电路处理之后的EMI能量分布曲线，S2表示电磁干扰抑制电路处理之前的EMI能量分布曲线，S1与S2相比，S1的EMI高峰减少了12dB，表示测试结果电磁干扰被抑制。
由于本实用新型通过频率调制方式达到抑制电磁干扰的目的，因此不需要对行车记录仪产品PCB设计有较高的要求；对于10MHz-130MHz之间的任何频率都能通过电磁干扰抑制电路进行电磁干扰抑制，并且通过电磁干扰测试，从而能够有效地抑制行车记录仪产品的电磁干扰。
以上对本实用新型的实施例进行了详细的说明，但本实用新型的创造并不限于本实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下，还可以做出许多同等变型或替换，这些同等变型或替换均包含在本申请的权利要求所限定的保护范围内。

Claims (10)

1.行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，包括
展频时钟发生器，所述展频时钟发生器通过使用内部调制器定期对振荡频率进行轻微调制来衰减不必要电磁干扰的峰值；
振荡器，所述振荡器用于校准所述展频时钟发生器输入的晶体频率；
展频频率调整单元，所述展频频率调整单元用于对所述展频时钟发生器输入的晶体频率进行调整；
展频频率输出单元，所述展频频率输出单元用于将所述展频时钟发生器输出的展频频率调整后输出至行车记录仪主芯片系统时钟；
供电单元，所述供电单元用于为所述展频时钟发生器提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述振荡器包括晶振、第一电容以及第二电容，所述展频时钟发生器的引脚1分别连接所述晶振的一端和所述第一电容的一端，所述展频时钟发生器的引脚2分别连接所述晶振的另一端和所述第二电容的一端，所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端相连后接地。
3.根据权利要求1所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述展频频率调整单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻，所述展频时钟发生器的引脚3分别连接所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端接芯片电源3.3V，所述第二电阻的另一端与所述展频时钟发生器的引脚4相连后接地，所述展频时钟发生器的引脚7分别连接所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端，所述第四电阻的另一端接电路电源VCC，所述展频时钟发生器的引脚6连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端与所述第五电阻相连后接地。
4.根据权利要求1所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述展频频率输出单元包括第六电阻和第七电阻，所述展频时钟发生器的引脚5连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接所述行车记录仪主芯片系统时钟和所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述供电单元包括第八电阻和第三电容，所述展频时钟发生器的引脚8分别连接所述第八电阻的一端和所述第三电容的一端，所述第八电阻的另一端接电路电源VCC，所述第三电容的另一端接地。
6.根据权利要求1至5任一项所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述展频时钟发生器的型号为SSDCI1108AF。
7.根据权利要求1或2所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述展频时钟发生器的引脚1为XIN/CXIN，所述引脚1为所述展频时钟发生器的内部振荡电路的输入端；所述展频时钟发生器的引脚2为XOUT，所述引脚2为所述展频时钟发生器的内部振荡电路的输出端。
8.根据权利要求1或3所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述展频时钟发生器的引脚3为FREQ0，所述展频时钟发生器的引脚4为FREQ1，所述引脚3和所述引脚4用于根据输入的晶体频率范围选择输出高电平或低电平；所述展频时钟发生器的引脚7为ADS，所述引脚7用于设置输入的晶体频率范围。
9.根据权利要求1或4所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述展频时钟发生器的引脚5为Mod Out，所述引脚5用于所述展频时钟发生器的展频频率输出。
10.根据权利要求3所述的行车记录仪的电磁干扰抑制电路，其特征在于，所述第二电阻设置为NC，所述第四电阻设置为NC。
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