汽車電子硬件設(shè)計

內(nèi)容概要

　　本書從最基本的汽車電子硬件設(shè)計方法出發(fā)，例舉了大量的注意點和實例數(shù)據(jù)；內(nèi)容也很豐富，除卻硬件設(shè)計方面，還講述了制造工藝、零件驗證、汽車電子企業(yè)的內(nèi)部流程和汽車電子行業(yè)發(fā)展方向等內(nèi)容。從基于可靠性的硬件設(shè)計方法入手，涉及可靠性預(yù)測、降額方法、故障模式分析、最壞情況分析、故障樹分析、潛在路徑分析和熱分析的硬件評估與設(shè)計方法；對于硬件設(shè)計最為基礎(chǔ)的元器件實際特性進行細(xì)致的闡述，整理了電阻、電容、二極管、三極管和場效應(yīng)管的應(yīng)用方法；對于汽車電子中的典型電源電路、輸入／輸出處理電路和主控單元這幾個部分，嘗試進行正向設(shè)計和電路驗證。最后總結(jié)原理圖和電路板設(shè)計要點，并結(jié)合電路板的可制造性得出了一些實踐指南。整本書主要是對實際工作中瑣碎細(xì)致的內(nèi)容進行針對性的追溯和歸納。
　　本書的讀者對象為汽車電子方向的研發(fā)工程師、學(xué)生和相關(guān)的硬件工程師，所有對汽車電子感興趣的愛好者們，以及所有支持
yulzhu的朋友們。

書籍目錄

第0章  汽車電子和產(chǎn)業(yè)概況
  0.1  汽車電子系統(tǒng)介紹
  0.2  汽車電子企業(yè)和汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈
  0.3  汽車電子企業(yè)的變化
  0.4  我國的汽車電子產(chǎn)業(yè)
第1章  汽車電子環(huán)境——你必須要知道的
  1.1  氣候與化學(xué)環(huán)境——首要面臨的問題
    1.1.1  基本溫度實驗
    1.1.2  濕熱實驗
    1.1.3  模塊的外殼防護等級
    1.1.4  化學(xué)環(huán)境和鹽霧
  1.2  汽車是要開的——機械負(fù)荷
    1.2.1  汽車是在“振動”的
    1.2.2  模塊的機械沖擊和自由跌落
  1.3  由電池帶來的電氣負(fù)荷
    1.3.1  過電壓與反電壓
    1.3.2  開路實驗與短路實驗
    1.3.3  不可避免的“地偏移”
    1.3.4  供電不理想
  1.4  無所不在的電磁兼容環(huán)境
    1.4.1  同樣是電池帶來的傳導(dǎo)干擾
    1.4.3  可怕的靜電
第2章  汽車電子工程師的成長與發(fā)展
  2.1  汽車電子硬件工程師的成長
  2.2  認(rèn)識汽車產(chǎn)品質(zhì)量的重要性
  2.3  硬件工作內(nèi)容和重心的轉(zhuǎn)變
  2.4  在組織中學(xué)習(xí)和規(guī)范化改進
  2.5  汽車電子領(lǐng)域工程師的工作機會和發(fā)展機遇
  2.6  給畢業(yè)生和在校學(xué)生的幾條建議
第3章  汽車電子開發(fā)流程——你必須要遵守的
  3.1  汽車和零部件的質(zhì)量管理體系
    3.1.1  TS16949的內(nèi)容介紹
    3.1.2  八項基本原則
  3.2  針對電子產(chǎn)品的開發(fā)流程
    3.2.1  電子模塊的開發(fā)流程
    3.2.1  V型開發(fā)過程詳解
    3.2.2  開發(fā)內(nèi)容的劃分
    3.2.3  團隊的構(gòu)建
    3.2.4  內(nèi)部檢查會議的注意事項
    3.2.5  文件命名和文件管理系統(tǒng)
    3.2.6  過流程化與去流程化
第4章  汽車電子硬件設(shè)計方法
  4.1  可靠性預(yù)測
    4.1.1  基本元器件失效率計算
    4.1.2  元件的失效分布
    4.1.3  分布的修正方法
    4.1.4  降額設(shè)計
  4.2  最壞情況分析
    4.2.1  從電路原理到實際應(yīng)用
    4.2.2  不計成本的極值分析法
    4.2.3  可能存在問題的均方根分析法
    4.2.4  蒙特卡羅分析法
    4.2.5  PSPICE仿真
  4.3  DFMEA失效模式的影響分析
    4.3.1  模塊不工作怎么辦
    4.3.2  DFMEA的內(nèi)容
  4.4  故障樹分析（FTA）——龐大的工程
    4.4.1  由“樹”型鏈接起來的故障
    4.4.2  實現(xiàn)操作的方法
  4.5  潛在路徑分析——汽車的運輸
    4.5.1  回避不開的“熔絲”問題
    4.5.2  潛在電路的分析
  4.6  模塊熱分析——沒有盡頭的分析
    4.6.1  穩(wěn)態(tài)的散熱計算方法
    4.6.2  熱特性參數(shù)的計算方法
    4.6.3  板上印制線的發(fā)熱情況
第5章  元器件注意事項——你必須要回避的
  5.1  對于元器件的規(guī)范要求
    5.1.1  什么是ROHS
    5.1.2  器件氧化和濕敏元件
  5.2  無電阻不成電路
    5.2.1  電阻的選值探究
    5.2.2  不同工藝造成的影響
    5.2.3  獲取電阻的最壞精度
    5.2.4  貼片電阻的散熱
    5.2.5  電阻防浪涌的能力
    5.2.6  大封裝產(chǎn)生的問題
  5.3  一方水潭——電容
    5.3.1  數(shù)字噪聲的來源
    5.3.2  去耦電容和旁路電容
    5.3.3  陶瓷MLCC電容詳解
    5.3.4  電解電容的應(yīng)用問題
    5.3.5  慎重使用鉭電容
    5.3.6  電容的誤差
  5.4  模電的起點——二極管
    5.4.1  二極管的正向特性和參數(shù)
    5.4.2  穩(wěn)壓管的特性計算
    5.4.3  二極管功耗細(xì)致的計算
  5.5  流控器件——三極管
    5.5.1  最容易栽跟頭的地方
    5.5.2  三極管使用中的注意措施
  5.6  功率MOSFET管
    5.6.1  普通管子的開啟和關(guān)閉特性
    5.6.2  直接耦合驅(qū)動電路的設(shè)計
第6章  汽車電子低壓電源設(shè)計
  6.1  電源反接保護概述
    6.1.1  電源電路的劃分
    6.1.2  二極管電路的設(shè)計
    6.1.3  PMOS管電路的設(shè)計
    6.1.4  NMOS管電路的設(shè)計
    6.1.5  繼電器電路的設(shè)計
    6.1.6  開關(guān)控制電路的設(shè)計
  6.2  電源的保護——靜電和浪涌
    6.2.1  靜電電容的選擇
    6.2.2  TVS管的特性和選擇
    6.2.3  MOV的特性和選擇
  6.3  電壓監(jiān)測——模塊必備的功能
    6.3.1  電源管理的設(shè)計
    6.3.2  遲滯門限和軟件的狀態(tài)圖
    6.3.3  設(shè)計硬件過壓和欠壓電路
    6.3.4  電容容量“小電池”的設(shè)計
  6.4  轉(zhuǎn)換的核心——低壓降穩(wěn)壓器
    6.4.1  穩(wěn)壓也是有條件的：原理分析
    6.4.2  最“燙”的元件：穩(wěn)壓器的熱分析
    6.4.3  不經(jīng)意帶來的就是災(zāi)難
  6.5  電源的泄漏——靜態(tài)電流的管理
    6.5.1  模塊的靜態(tài)電流
    6.5.2  靜態(tài)電流分析策略
第7章  汽車電子輸入電路
  7.1  輸入／輸出的規(guī)范化整理
    7.1.1  連接器的選型和考慮
    7.1.2  I／O功能框圖和結(jié)構(gòu)框圖
  7.2  開關(guān)輸入設(shè)計的基礎(chǔ)要求
    7.2.1  汽車上的開關(guān)和線束
    7.2.2  輸入開關(guān)狀態(tài)分析
  7.3  基礎(chǔ)一——低電平和高電平有效電路接口
    7.3.1  從設(shè)計約束開始
    7.3.2  電路的正向設(shè)計
    7.3.3  從外部到內(nèi)部的驗證方法
    7.3.4  從內(nèi)部到外部的驗證方法
    7.3.5  各種不同情況下的應(yīng)用
  7.4  基礎(chǔ)二——模擬輸入接口
    7.4.1  組合開關(guān)的電路設(shè)計
    7.4.2  電流轉(zhuǎn)換電路
第8章  汽車電子輸出電路
  8.1  輸出接口的短路保護
  8.2  智能功率器件
    8.2.1  功率開關(guān)的功耗分析
    8.2.2  必須要考慮的感性負(fù)載保護和典型設(shè)計失誤
    8.2.3  智能功率開關(guān)的反接保護
    8.2.4  故障診斷電路與波形
    8.2.5  模擬診斷的計算實例
  8.3  電磁繼電器在汽車電子上的使用
    8.3.1  車用直流電磁繼電器參數(shù)分析
    8.3.2  最容易被忽略的：電壓分析
    8.3.3  驅(qū)動電路設(shè)計與線圈浪涌電壓的抑制
    8.3.4  電磁繼電器的觸點保護
第9章  汽車電子主控單元設(shè)計
  9.1  單片機的輸入／輸出口
    9.1.1  數(shù)字接口輸出口驅(qū)動能力
    9.1.2  單片機功耗分析
    9.1.3  模／數(shù)轉(zhuǎn)化過程的誤差
    9.1.4  單片機內(nèi)置A／D通道的使用注意事項
    9.1.5  處理單片機未使用的引腳
  9.2  單片機的時鐘與復(fù)位
    9.2.1  單片機的復(fù)位詳解
    9.2.2  單片機的時鐘
    9.2.3  高速CAN總線的時鐘精度要求分析
第10章  電子制圖設(shè)計
  10.1  原理圖設(shè)計
    10.1.1  原理圖繪制的一些要點
    10.1.2  BOM的整理和規(guī)范
  10.2  模塊中地線的策略
    10.2.1  地線策略設(shè)計目標(biāo)
    10.2.2  地之間的連接處理
  10.3  印制電路板的設(shè)計
    10.3.1  電路板的布局規(guī)則
    10.3.2  電路板的走線規(guī)則
  10.4  印制電路板的DFM設(shè)計
    10.4.1  可制造性設(shè)計
    10.4.2  可測試性設(shè)計
  10.5  印制電路板的加工過程和工藝
附錄A  汽車電子產(chǎn)品相關(guān)規(guī)范
  A.1  環(huán)境測試規(guī)范
  A.2  汽車電子產(chǎn)品電磁兼容實驗測試規(guī)范
  A.3  AECQ信息
附錄B  可參考的文件列表
  B.1  應(yīng)用文檔
  B.2  設(shè)計方法
  B.3  其他
跋
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　車用電子控制模塊以微控制器為核心，包括各種電源電路、通信電路、輸入處理電路和輸出功率電路幾個重要的組成部分。隨著車用電子模塊越來越多，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大，汽車總線速率在不停地發(fā)展，電子模塊開始轉(zhuǎn)向多系統(tǒng)集中的方向發(fā)展。在控制模塊中，MCu是汽車電子中的核心部件；但是隨著要求的不斷提高，在某些應(yīng)用中，F(xiàn)PGA和CPLD等邏輯處理器件也登上了汽車電子的舞臺，由邏輯控制為主導(dǎo)的部件實現(xiàn)了模塊功能的多樣性，整個模塊的復(fù)雜度也在不斷提高?！　。?）執(zhí)行器　　汽車?yán)锏膱?zhí)行器用來執(zhí)行電子控制器發(fā)出的控制信號，對電子模塊來說是負(fù)載。目前汽車用的執(zhí)行器多為機電式類型，如電磁閥、壓電元件、繼電器和直流電機等，這些執(zhí)行器大部分在電氣上具有很大的感性特點。正是由于執(zhí)行器基本都是由機械器件構(gòu)成的，因此也就決定了電子控制模塊具有機電一體的特性?！　。?）指示和顯示設(shè)備　　汽車中的指示和顯示設(shè)備主要分為車燈和LCD屏幕兩種，對于電子控制模塊而言也是負(fù)載。以車燈而言，主要分為室外照明和室內(nèi)照明。室外照明有近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈、倒車燈和牌照燈等；室內(nèi)照明有門燈、頂燈、點煙燈、腳燈和手套燈等。LCD屏幕主要用在汽車娛樂和導(dǎo)航系統(tǒng)中，部分的儀表盤現(xiàn)在也常選用LCD作為顯示車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油量和其他信息的裝置?！　。?）汽車線束　　汽車線束是連接電氣系統(tǒng)的實體材料，是構(gòu)成汽車電路網(wǎng)絡(luò)的重要成員。線束由電線、接插件和包裹膠帶組成。由于汽車安全性要求的特點，對汽車線束有簡潔性和安全性的要求，往往采取柔性加強型的線束?！　≡诖蠖鄶?shù)情況下，整車企業(yè)往往將以上的各個不同部分交給不同的供應(yīng)商完成，并收集所有的信息，匯總并整理成規(guī)范，由汽車電子的一級供應(yīng)商來完成電子控制模塊的系統(tǒng)設(shè)計和整合。按照這種模式，汽車電子企業(yè)所涉及的開發(fā)對象遍布整個控制系統(tǒng)，但是提供的產(chǎn)品僅僅是電子控制模塊。大多數(shù)情況下，與控制模塊一起工作的如傳感器、開關(guān)、執(zhí)行器、線束、指示和顯示設(shè)備都是由整車企業(yè)來采購?fù)瓿傻?。從產(chǎn)品設(shè)計的角度來看，整個信息的獲取和功能的確定都是由整車企業(yè)進行定義的。當(dāng)然，通常對于汽車電子有前裝市場和后裝^市場，這些定義是有區(qū)別的?！　　?/pre>








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