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深度解析汽車電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2018-03-06 來源:電磁兼容EMC 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】無論是汽車內(nèi)部還是外部的電磁干擾對(duì)車用電子設(shè)備尤其是車用ECU(電控單元)干擾都很大,這些電磁干擾會(huì)嚴(yán)重干擾汽車電子設(shè)備的工作性能。


 
半導(dǎo)體元件對(duì)脈動(dòng)電壓非常敏感,當(dāng)瞬變電壓值超過其電壓值時(shí),半導(dǎo)體元件會(huì)被擊穿而損壞,而脈沖信號(hào)一旦被ECU(電控單元)誤認(rèn)為輸入信號(hào)便會(huì)使電子設(shè)備做出錯(cuò)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(shè)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(shè)備的正常工作。
 
抗干擾的基本技術(shù)一是消除干擾源,二是防止干擾信號(hào)的串入。以下是多種提高汽車電子設(shè)備抗干擾性能和抑制其產(chǎn)生電磁干擾的基本技術(shù)。
 

1)電路設(shè)計(jì)模塊化
 
在電路板設(shè)計(jì)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(shè)計(jì),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(yīng)有的耦合,提高絕緣阻抗。為避免干擾,應(yīng)先將電源(汽車在行駛過程中主要由發(fā)電機(jī)供電)傳輸?shù)礁鱾€(gè)模塊,而后分別進(jìn)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(diǎn)連接。 
 
2)阻尼電阻
 
在點(diǎn)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(huì)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(diǎn)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(jī)“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(jī)油壓力表的傳感器觸點(diǎn)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(diǎn)處并聯(lián)0.5 F電容器等。
 
4)金屬屏蔽
 
發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、火花塞等電器設(shè)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(chǎng)或磁場(chǎng)時(shí),可選用銅、鋁、鋼等導(dǎo)電率高的材料作屏蔽體。當(dāng)屏蔽高頻磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)選購(gòu)導(dǎo)電率高的鋼、鋁等材料;屏蔽低頻磁場(chǎng)時(shí),選購(gòu)導(dǎo)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(yīng)注意屏蔽體的有效搭鐵。汽車電器中的導(dǎo)線也用密織的金屬網(wǎng)或金屬導(dǎo)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(yīng)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(fù)雜,成本高,并且會(huì)增大高壓電路的分布電容,干擾點(diǎn)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(guó)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(dāng)于電感、電容及電阻三者的復(fù)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(jìn)入的干擾,根據(jù)信號(hào)和干擾信號(hào)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(hào),提高信噪比。
 
7)采用平衡技術(shù)
 
平衡技術(shù)是消除串音干擾的有效方法。信號(hào)的往復(fù)兩條線的電性(包括阻抗,分布電容等)相等時(shí)叫平衡。在汽車電路中,檢測(cè)信號(hào)的輸入、控制信號(hào)的輸出,特別是在時(shí)序信號(hào)傳輸中,通常采用雙絞線作為平衡線,雙絞線的螺距要小,長(zhǎng)度要盡量短。
 
8)提高信號(hào)幅值
 
即提高信噪比,是抗干擾的重要方法。對(duì)于微弱的傳感器信號(hào)(如溫度信號(hào)、光電信號(hào)等),采用放大電路增大幅值,減小干擾。同時(shí),為避免提高幅值的信號(hào)成為干擾源,應(yīng)采用平衡線傳輸。
 

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