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深度解析汽車電子設備的電磁兼容設計

發(fā)布時間:2018-03-06 來源:電磁兼容EMC 責任編輯:lina

【導讀】無論是汽車內(nèi)部還是外部的電磁干擾對車用電子設備尤其是車用ECU(電控單元)干擾都很大,這些電磁干擾會嚴重干擾汽車電子設備的工作性能。


 
半導體元件對脈動電壓非常敏感,當瞬變電壓值超過其電壓值時,半導體元件會被擊穿而損壞,而脈沖信號一旦被ECU(電控單元)誤認為輸入信號便會使電子設備做出錯誤的判斷,以至產(chǎn)生故障。因此,為了防止異?,F(xiàn)象發(fā)生且允許汽車電子設備在這種環(huán)境下正常工作,在現(xiàn)代汽車上采用一些防干擾方法,以保證車用電子設備的正常工作。
 
抗干擾的基本技術一是消除干擾源,二是防止干擾信號的串入。以下是多種提高汽車電子設備抗干擾性能和抑制其產(chǎn)生電磁干擾的基本技術。
 

1)電路設計模塊化
 
在電路板設計中,根據(jù)電路在汽車上發(fā)揮的功能及位置的不同,將執(zhí)行器電路、傳感器電路、系統(tǒng)控制電路分開設計,形成不同的電路模塊,使不同模塊的電源、搭鐵(金屬車體)線分開,減少不應有的耦合,提高絕緣阻抗。為避免干擾,應先將電源(汽車在行駛過程中主要由發(fā)電機供電)傳輸?shù)礁鱾€模塊,而后分別進行整流、濾波、穩(wěn)壓、供電。模塊中的數(shù)字搭鐵和模擬搭鐵分開,工作搭鐵和安全搭鐵一點連接。 
 
2)阻尼電阻
 
在點火裝置的高壓電路中,串入阻尼電阻,削弱火花產(chǎn)生的干擾電磁波。阻尼電阻值越大,抑制效果越好。但阻尼電阻太大,又會減少火花塞電極間的火花能量。阻尼電阻一般用碳質(zhì)材料制成,電阻值約10-20 kll。阻尼電阻加在點火線圈端和火花塞接頭端。
 
3)并聯(lián)電容器 
 
在可能產(chǎn)生火花處并聯(lián)電容器,如在調(diào)節(jié)器的“電池”接柱和“搭鐵”之間和發(fā)電機“電樞”接柱和“搭鐵”之間并聯(lián)0.2~0.8 的電容器;在水溫表和機油壓力表的傳感器觸點間并聯(lián)0.1~0.2 的電容器;在閃光繼電器和電喇叭的觸點處并聯(lián)0.5 F電容器等。
 
4)金屬屏蔽
 
發(fā)電機、起動機、火花塞等電器設備產(chǎn)生的火花,都能產(chǎn)生電磁波。屏蔽是抑制電磁波干擾的有效方法。屏蔽電場或磁場時,可選用銅、鋁、鋼等導電率高的材料作屏蔽體。當屏蔽高頻磁場時應選購導電率高的鋼、鋁等材料;屏蔽低頻磁場時,選購導磁率高的磁鋼、鈹莫合金、鐵等材料。為了有效發(fā)揮屏蔽體的屏蔽作用,還應注意屏蔽體的有效搭鐵。汽車電器中的導線也用密織的金屬網(wǎng)或金屬導管套起來,并將其搭鐵。這樣就使這些電器因工作火花而發(fā)射的電磁波,在金屬屏蔽內(nèi)感應寄生電流,產(chǎn)生焦耳熱而耗散,從而起到防干擾的作用。這種方法有較好的防干擾效果,但裝置復雜,成本高,并且會增大高壓電路的分布電容,干擾點火性能。因此,一般只用在特殊需要的汽車上。
 
5)感抗型高壓阻尼線
 
目前國內(nèi)外多采用高壓阻尼線,其線心是用牽0.1 rnlTl的鎳鉻鉬絲繞成,相當于電感、電容及電阻三者的復合體,抑制效果比集中電阻的效果更好。
 
6)采用濾波器
 
濾波器主要抑制通過電路通路直接進入的干擾,根據(jù)信號和干擾信號之間的頻率差別,可以采用不同性能的濾波器,抑制干擾信號,提高信噪比。
 
7)采用平衡技術
 
平衡技術是消除串音干擾的有效方法。信號的往復兩條線的電性(包括阻抗,分布電容等)相等時叫平衡。在汽車電路中,檢測信號的輸入、控制信號的輸出,特別是在時序信號傳輸中,通常采用雙絞線作為平衡線,雙絞線的螺距要小,長度要盡量短。
 
8)提高信號幅值
 
即提高信噪比,是抗干擾的重要方法。對于微弱的傳感器信號(如溫度信號、光電信號等),采用放大電路增大幅值,減小干擾。同時,為避免提高幅值的信號成為干擾源,應采用平衡線傳輸。
 

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