減少汽車控製係統中EMI直流偏差方法
發布時間:2019-07-03 責任編輯:xueqi
【導讀】在醫療設備、汽車儀器儀表和工業控製等科技應用領域中,存在一個經常被忽視的問題,即外部信號導致的高頻幹擾,也就是通常所說的“電磁幹擾(EMI)”。EMI可以通過多種方式發生,主要受最終應用影響。
在醫療設備、汽車儀器儀表和工業控製等科技領域中,當設備設計涉及應變計、傳感器jiekouhedianliujiankongshi,tongchangxuyaocaiyongjingmimoniqianduanfangdaqi,yibiantiqubingfangdafeichangweiruodezhenshixinhao,bingyizhigongmodianyahezaoshengdengwuyongxinhao。shouxian,shejirenyuanjiangjizhongjingliquebaoqijianjizaosheng、失調、增益和溫度穩定性等精度參數符合應用要求。
ranhou,shejirenyuangenjushangshutexing,xuanzefuhezongwuchayusuanyaoqiudeqianduanmoniqijian。buguo,cileiyingyongzhongcunzaiyigejingchangbeihushidewenti,jiwaibuxinhaodaozhidegaopinganrao,yejiushitongchangsuoshuode“電磁幹擾(EMI)”。EMI可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)多(duo)種(zhong)方(fang)式(shi)發(fa)生(sheng),主(zhu)要(yao)受(shou)最(zui)終(zhong)應(ying)用(yong)影(ying)響(xiang)。例(li)如(ru),與(yu)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)接(jie)口(kou)的(de)控(kong)製(zhi)板(ban)中(zhong)可(ke)能(neng)會(hui)用(yong)到(dao)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi),而(er)電(dian)機(ji)的(de)電(dian)流(liu)環(huan)路(lu)包(bao)含(han)電(dian)源(yuan)引(yin)線(xian)、電刷、換向器和線圈,通常就像天線一樣可以發射高頻信號,因而可能會幹擾儀表放大器輸入端的微小電壓。
另(ling)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)是(shi)汽(qi)車(che)電(dian)磁(ci)閥(fa)控(kong)製(zhi)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)。電(dian)磁(ci)閥(fa)由(you)車(che)輛(liang)電(dian)池(chi)通(tong)過(guo)長(chang)導(dao)線(xian)來(lai)供(gong)電(dian),這(zhe)些(xie)導(dao)線(xian)就(jiu)像(xiang)天(tian)線(xian)一(yi)樣(yang)。該(gai)導(dao)線(xian)路(lu)徑(jing)中(zhong)連(lian)接(jie)著(zhe)一(yi)個(ge)串(chuan)聯(lian)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)該(gai)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)。該(gai)線(xian)路(lu)中(zhong)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)高(gao)頻(pin)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao),而(er)該(gai)放(fang)大(da)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)這(zhe)類(lei)外(wai)部(bu)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang)。一(yi)旦(dan)受(shou)到(dao)外(wai)部(bu)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)影(ying)響(xiang),就(jiu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)模(mo)擬(ni)器(qi)件(jian)的(de)精(jing)度(du)下(xia)降(jiang),甚(shen)至(zhi)可(ke)能(neng)無(wu)法(fa)控(kong)製(zhi)電(dian)磁(ci)閥(fa)電(dian)路(lu)。這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)在(zai)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)的(de)表(biao)現(xian)就(jiu)是(shi)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)精(jing)度(du)超(chao)過(guo)誤(wu)差(cha)預(yu)算(suan)和(he)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)中(zhong)的(de)容(rong)差(cha),甚(shen)至(zhi)在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)可(ke)能(neng)會(hui)達(da)到(dao)限(xian)值(zhi),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)關(guan)斷(duan)。
EMI是如何造成較大的直流偏差呢?可能是以下一種情形:根據設計,很多儀表放大器可以在最高數十千赫的頻率範圍內表現出極佳的共模抑製性能。但是,非屏蔽的放大器接觸到數十或數百“兆赫”的RFfusheshi,jiukenenghuichuxianwenti。cishifangdaqideshurujikenenghuichuxianfeiduichengzhengliu,congerchanshengzhiliushitiao,jinyibufangdahou,huifeichangmingxian,zaijiashangfangdaqidezengyi,shenzhidadaoqishuchuhuobufenwaibudianludeshangxian。
關於高頻信號如何影響模擬器件的示例
本例將詳細介紹一種典型的高端電流檢測應用。圖1所示為汽車應用環境中用於監控電磁閥或其它感性負載的常見配置。

圖1:高端電流監控
我們采用兩個具有類似設計的電流檢測放大器配置,研究了高頻幹擾的影響。這兩個器件的功能和引腳排列完全相同;不過,其中一個內置EMI濾波器電路,而另一個則沒有。

圖2:電流傳感器輸出 (無內置EMI濾波器,前向功率 = 12 dBm, 100 mV/分頻,3 MHz時直流輸出達到峰值)
圖2所示為輸入在較寬頻率範圍內變化時電流傳感器的直流輸出與其理想值的偏差情況。從圖中可以看出,在1 MHz至20 MHz的頻率範圍內,偏差最為顯著(》0.1 V),且3 MHz時直流誤差達到最大值(1 V),這在放大器0 V至5 V的輸出電壓範圍中占據很大比例。
圖3suoshiweicaiyonglingyizhongyinjiaojianrongdianliuchuanganqishixiangtongshiyanhepeizhideceshijieguo,qizhongdianliuchuanganqijuyouyuzhiqianshilixiangtongdedianlujiagouheleisidezhiliuguige,danshineizhishuruEMI濾波電路。注意,電壓範圍擴大了20倍。

圖3:電流傳感器輸出 (內置EMI濾波器,前向功率 = 12 dBm, 5 mV/分頻,》100 MHz時直流輸出達到峰值)
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