深度解析汽車電子設備的電磁兼容設計
發布時間:2018-03-06 來源:電磁兼容EMC 責任編輯:lina
【導讀】無論是汽車內部還是外部的電磁幹擾對車用電子設備尤其是車用ECU(電控單元)幹擾都很大,這些電磁幹擾會嚴重幹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,而脈衝信號一旦被ECU(電控單元)誤(wu)認(ren)為(wei)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)便(bian)會(hui)使(shi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)做(zuo)出(chu)錯(cuo)誤(wu)的(de)判(pan)斷(duan),以(yi)至(zhi)產(chan)生(sheng)故(gu)障(zhang)。因(yin)此(ci),為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)異(yi)常(chang)現(xian)象(xiang)發(fa)生(sheng)且(qie)允(yun)許(xu)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)在(zai)這(zhe)種(zhong)環(huan)境(jing)下(xia)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),在(zai)現(xian)代(dai)汽(qi)車(che)上(shang)采(cai)用(yong)一(yi)些(xie)防(fang)幹(gan)擾(rao)方(fang)法(fa),以(yi)保(bao)證(zheng)車(che)用(yong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。
抗(kang)幹(gan)擾(rao)的(de)基(ji)本(ben)技(ji)術(shu)一(yi)是(shi)消(xiao)除(chu)幹(gan)擾(rao)源(yuan),二(er)是(shi)防(fang)止(zhi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)的(de)串(chuan)入(ru)。以(yi)下(xia)是(shi)多(duo)種(zhong)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng)和(he)抑(yi)製(zhi)其(qi)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)基(ji)本(ben)技(ji)術(shu)。
1)電路設計模塊化
在電路板設計中,根據電路在汽車上發揮的功能及位置的不同,將執行器電路、傳感器電路、係統控製電路分開設計,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。為避免幹擾,應先將電源(汽車在行駛過程中主要由發電機供電)傳輸到各個模塊,而後分別進行整流、濾波、穩壓、供電。模塊中的數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(zai)點(dian)火(huo)裝(zhuang)置(zhi)的(de)高(gao)壓(ya)電(dian)路(lu)中(zhong),串(chuan)入(ru)阻(zu)尼(ni)電(dian)阻(zu),削(xue)弱(ruo)火(huo)花(hua)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)電(dian)磁(ci)波(bo)。阻(zu)尼(ni)電(dian)阻(zu)值(zhi)越(yue)大(da),抑(yi)製(zhi)效(xiao)果(guo)越(yue)好(hao)。但(dan)阻(zu)尼(ni)電(dian)阻(zu)太(tai)大(da),又(you)會(hui)減(jian)少(shao)火(huo)花(hua)塞(sai)電(dian)極(ji)間(jian)的(de)火(huo)花(hua)能(neng)量(liang)。阻(zu)尼(ni)電(dian)阻(zu)一(yi)般(ban)用(yong)碳(tan)質(zhi)材(cai)料(liao)製(zhi)成(cheng),電(dian)阻(zu)值(zhi)約(yue)10-20 kll。阻尼電阻加在點火線圈端和火花塞接頭端。
3)並聯電容器
在可能產生火花處並聯電容器,如在調節器的“電池”接柱和“搭鐵”之間和發電機“電樞”接柱和“搭鐵”之間並聯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並聯0.1~0.2 的電容器;在閃光繼電器和電喇叭的觸點處並聯0.5 F電容器等。
4)金屬屏蔽
發電機、起動機、火花塞等電器設備產生的火花,都能產生電磁波。屏蔽是抑製電磁波幹擾的有效方法。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tie等deng材cai料liao。為wei了le有you效xiao發fa揮hui屏ping蔽bi體ti的de屏ping蔽bi作zuo用yong,還hai應ying注zhu意yi屏ping蔽bi體ti的de有you效xiao搭da鐵tie。汽qi車che電dian器qi中zhong的de導dao線xian也ye用yong密mi織zhi的de金jin屬shu網wang或huo金jin屬shu導dao管guan套tao起qi來lai,並bing將jiang其qi搭da鐵tie。這zhe樣yang就jiu使shi這zhe些xie電dian器qi因yin工gong作zuo火huo花hua而er發fa射she的de電dian磁ci波bo,在zai金jin屬shu屏ping蔽bi內nei感gan應ying寄ji生sheng電dian流liu,產chan生sheng焦jiao耳er熱re而er耗hao散san,從cong而er起qi到dao防fang幹gan擾rao的de作zuo用yong。這zhe種zhong方fang法fa有you較jiao好hao的de防fang幹gan擾rao效xiao果guo,但dan裝zhuang置zhi複fu雜za,成cheng本ben高gao,並bing且qie會hui增zeng大da高gao壓ya電dian路lu的de分fen布bu電dian容rong,幹gan擾rao點dian火huo性xing能neng。因yin此ci,一yi般ban隻zhi用yong在zai特te殊shu需xu要yao的de汽qi車che上shang。
5)感抗型高壓阻尼線
目前國內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,相當於電感、電容及電阻三者的複合體,抑製效果比集中電阻的效果更好。
6)采用濾波器
濾(lv)波(bo)器(qi)主(zhu)要(yao)抑(yi)製(zhi)通(tong)過(guo)電(dian)路(lu)通(tong)路(lu)直(zhi)接(jie)進(jin)入(ru)的(de)幹(gan)擾(rao),根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)和(he)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)頻(pin)率(lv)差(cha)別(bie),可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)性(xing)能(neng)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi),抑(yi)製(zhi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),提(ti)高(gao)信(xin)噪(zao)比(bi)。
7)采用平衡技術
平衡技術是消除串音幹擾的有效方法。信號的往複兩條線的電性(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、控製信號的輸出,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,是抗幹擾的重要方法。對於微弱的傳感器信號(如溫度信號、光電信號等),采用放大電路增大幅值,減小幹擾。同時,為避免提高幅值的信號成為幹擾源,應采用平衡線傳輸。
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