汽車電系內(nèi)存在著多種形式的電磁干擾源(
電磁干擾測試儀),對車載電子裝置及其周圍數(shù)百米范圍內(nèi)的收音機、電視機和其他無線電通信裝置的正常工作,都可能產(chǎn)生不同程度的干擾。抑制各種電磁干擾源噪聲的發(fā)射和傳播,提高車載電子裝置抗干擾能力,是汽車電系電磁兼容設計的主要任務。
一、電磁干擾的抑制方法
一般來說,形成電磁干擾必須同時具備三個因素:即存在著電磁干擾源,存在著電磁干擾的傳遞途徑,存在著接受電磁干擾的敏感設備。因而通常用以抑制電磁干擾的方法是:對干擾源采取屏蔽、隔離和接地的方法抑制干擾量的發(fā)射,采用濾波、阻尼和去耦等方法阻止干擾量的傳播,對電子設備或器件采取提高線路信噪比、增大開關時間、提高器件抗干擾門限等方法以降低其電磁敏感度。這些措施在電路設計時都必須予以認真考慮,其中屏蔽、接地和濾波是抑制電磁干擾的三項基本措施。
1、屏蔽。屏蔽是利用屏蔽體來阻止電磁干擾源的電磁能發(fā)射的重要手段。根據(jù)屏蔽的工作機理,屏蔽分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三大類。
(1)電場屏蔽。電場屏蔽簡稱電屏蔽,它包括靜電屏蔽和交變電場的屏蔽。
(2)磁場屏蔽。磁場屏蔽簡稱磁屏蔽,它包括低頻磁屏蔽和高頻磁屏蔽。低頻磁屏蔽是指對變化頻率在100kHz以下的干擾磁場的屏蔽,采用高導磁材料制成屏蔽罩,對干擾磁場進行分路。根據(jù)分磁原理,把本來要穿過受擾設備形成低頻磁場干擾的磁力線,吸收到磁屏蔽招低磁阻通道內(nèi)來,從而大大減小穿過受擾設備的磁力線,即降低干擾。根據(jù)屏蔽原理,屏蔽材料導磁性能越高,低頻磁屏蔽效果越好。
(3)電磁屏蔽。電磁屏蔽是對電場和磁場同時加以屏蔽,一般是指對高頻電路磁場進行屏蔽。因為在交變場中,電場和磁場總是同時存在的,只是在頻率較低時,電磁波不能向遠方輻射,電場和磁場僅在近區(qū)相互感應、來回轉換,故常稱為近場或感應場。這種近場的能量隨干擾源的特性不同,電場分量和磁場分量有很大的差別。高壓低電流源以電場為主、磁場分量可以忽略,這時只需考慮電場屏蔽,而低壓大電流干擾源則以磁場為主,電場可以忽略,這時可以只考慮磁場屏蔽。
2、接地
接地通常有兩種含義:一是接大地,即把電子設備的金屬外殼通過埋入地下的金屬棒、管道或其他金屬結構件實現(xiàn)對大地的電氣接觸,并以大地作基準零電位。其主要目的是為雷擊放電或靜電放電提低阻泄放通道,以保護設備及工作人員的安全。另一個是接信號地或系統(tǒng)地。
3、濾波
在抑制電磁干擾的設計中,屏蔽主要是抑制電磁輻射,而濾波則主要是抑制電磁傳導。實踐表明,即使有很完善的屏蔽和接地措施,也仍然存在著電磁傳導干擾導致電子設備工作性能降低,因而在抑制電磁干擾方面濾波器取著無可替代的作用。電磁干擾濾波器不同于常規(guī)的信號選擇濾波器,前者主要考慮對電磁干擾的有效抑制,后者主要考慮的是對有用信號的有效選擇。
二、汽車電系電磁干擾的抑制
汽車電系存在著多種形式的電磁干擾源,其干擾電平及干擾方式各不相同,因而應綜合考慮各種抗干擾措施,使汽車電系的電磁干擾獲得有效的抑制。這是一項十分復雜的電磁干擾抑制技術,需要分析各種電磁干擾源的特性和技術參數(shù),確定各自的干擾途徑及耦合方式,相應地采取各種不同的抑制方法,包括屏蔽、接地、濾波、阻尼、去耦、隔離等措施,以及采用特殊的抗干擾器件。在使用了計算機控制的汽車電系,還應在軟件設計上考慮抗電磁干擾的能力。全面的考慮汽車電系電磁干擾的抑制,實現(xiàn)汽車電系電磁兼容EMC性設計有待于進一步探討。
1、點火系電磁干擾的抑制
發(fā)動機點火系統(tǒng)是汽車電系最重要的電磁干擾源,其電磁干擾主要表現(xiàn)在兩個方面。一方面電火系高壓側的火花放電向空間輻射電磁波,對車內(nèi)電子裝置及車外數(shù)百米范圍內(nèi)的收音機、電視機和其它無線電通信裝置的正常工作產(chǎn)生影響。另一方面,點火系低壓側由點火初級線圈產(chǎn)生的瞬變脈沖電壓沿導線、車內(nèi)金屬構件傳導,對車內(nèi)I其他電子裝置產(chǎn)生傳導干擾。
2、供電系電磁干擾的抑制
供電系發(fā)電機存在著的瞬變脈沖電壓及整流子火花放電等電磁干擾的抑制,一般可以通過在發(fā)電機輸出端接入0.5μF的電容器來抑制高頻噪聲。由于蓄電池作為低阻抗大容量的瞬變抑制器能吸收瞬變能量,抑制瞬變脈沖電壓,因而要保證蓄電池與發(fā)電機的可靠并聯(lián)。與發(fā)電機配套使用的電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的電磁噪聲,亦可在放電觸點間并聯(lián)0.5μF的電容器來吸收。
3、感性負載瞬變噪聲干擾的抑制
汽車電系內(nèi)有很多感性負載,這些感性負載在開路時所產(chǎn)生的瞬變噪聲具有能量大、頻譜款的特點,有效的抑制方法是在感性負載的兩端并聯(lián)浪涌吸收器。
4、靜電干擾的抑制
(汽車靜電放電模擬器)汽車內(nèi)靜電干擾的抑制主要是防止靜電累積形成高壓放電,因而汽車在行駛中有可能產(chǎn)生摩擦生電的部位,以及因抑制輻射而采用的屏蔽體外殼,都必須設置各自的低阻放電通道,使靜電能即時對地泄放掉。為此,汽車內(nèi)采用寬而短的低阻編織線,將發(fā)動機與車身之間、車身與大梁之間、發(fā)動機與大梁之間等都可靠的連接起來,建立起低阻抗導電通道的搭鐵系統(tǒng),有效阻止靜電的積累。