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深度解析汽车电子设备的电磁兼容设计

发布时间:2018-03-06 来源:电磁兼容EMC 责任编辑:lina

【导读】无论是汽车内部还是外部的电磁干扰对车用电子设备尤其是车用ECU(电控单元)干扰都很大,这些电磁干扰会严重干扰汽车电子设备的工作性能。


 
半导体元件对脉动电压非常敏感,当瞬变电压值超过其电压值时,半导体元件会被击穿而损坏,而脉冲信号一旦被ECU(电控单元)误认为输入信号便会使电子设备做出错误的判断,以至产生故障。因此,为了防止异常现象发生且允许汽车电子设备在这种环境下正常工作,在现代汽车上采用一些防干扰方法,以保证车用电子设备的正常工作。
 
抗干扰的基本技术一是消除干扰源,二是防止干扰信号的串入。以下是多种提高汽车电子设备抗干扰性能和抑制其产生电磁干扰的基本技术。
 

1)电路设计模块化
 
在电路板设计中,根据电路在汽车上发挥的功能及位置的不同,将执行器电路、传感器电路、系统控制电路分开设计,形成不同的电路模块,使不同模块的电源、搭铁(金属车体)线分开,减少不应有的耦合,提高绝缘阻抗。为避免干扰,应先将电源(汽车在行驶过程中主要由发电机供电)传输到各个模块,而后分别进行整流、滤波、稳压、供电。模块中的数字搭铁和模拟搭铁分开,工作搭铁和安全搭铁一点连接。 
 
2)阻尼电阻
 
在点火装置的高压电路中,串入阻尼电阻,削弱火花产生的干扰电磁波。阻尼电阻值越大,抑制效果越好。但阻尼电阻太大,又会减少火花塞电极间的火花能量。阻尼电阻一般用碳质材料制成,电阻值约10-20 kll。阻尼电阻加在点火线圈端和火花塞接头端。
 
3)并联电容器 
 
在可能产生火花处并联电容器,如在调节器的“电池”接柱和“搭铁”之间和发电机“电枢”接柱和“搭铁”之间并联0.2~0.8 的电容器;在水温表和机油压力表的传感器触点间并联0.1~0.2 的电容器;在闪光继电器和电喇叭的触点处并联0.5 F电容器等。
 
4)金属屏蔽
 
发电机、起动机、火花塞等电器设备产生的火花,都能产生电磁波。屏蔽是抑制电磁波干扰的有效方法。屏蔽电场或磁场时,可选用铜、铝、钢等导电率高的材料作屏蔽体。当屏蔽高频磁场时应选购导电率高的钢、铝等材料;屏蔽低频磁场时,选购导磁率高的磁钢、铍莫合金、铁等材料。为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用,还应注意屏蔽体的有效搭铁。汽车电器中的导线也用密织的金属网或金属导管套起来,并将其搭铁。这样就使这些电器因工作火花而发射的电磁波,在金属屏蔽内感应寄生电流,产生焦耳热而耗散,从而起到防干扰的作用。这种方法有较好的防干扰效果,但装置复杂,成本高,并且会增大高压电路的分布电容,干扰点火性能。因此,一般只用在特殊需要的汽车上。
 
5)感抗型高压阻尼线
 
目前国内外多采用高压阻尼线,其线心是用牵0.1 rnlTl的镍铬钼丝绕成,相当于电感、电容及电阻三者的复合体,抑制效果比集中电阻的效果更好。
 
6)采用滤波器
 
滤波器主要抑制通过电路通路直接进入的干扰,根据信号和干扰信号之间的频率差别,可以采用不同性能的滤波器,抑制干扰信号,提高信噪比。
 
7)采用平衡技术
 
平衡技术是消除串音干扰的有效方法。信号的往复两条线的电性(包括阻抗,分布电容等)相等时叫平衡。在汽车电路中,检测信号的输入、控制信号的输出,特别是在时序信号传输中,通常采用双绞线作为平衡线,双绞线的螺距要小,长度要尽量短。
 
8)提高信号幅值
 
即提高信噪比,是抗干扰的重要方法。对于微弱的传感器信号(如温度信号、光电信号等),采用放大电路增大幅值,减小干扰。同时,为避免提高幅值的信号成为干扰源,应采用平衡线传输。
 

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