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汽车电系电磁干扰的抑制
作者:  日期:2017-03-08  浏览次数:1674次  来源:
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       汽车电系内存在着多种形式的电磁干扰源(电磁干扰测试仪),对车载电子装置及其周围数百米范围内的收音机、电视机和其他无线电通信装置的正常工作,都可能产生不同程度的干扰。抑制各种电磁干扰源噪声的发射和传播,提高车载电子装置抗干扰能力,是汽车电系电磁兼容设计的主要任务。
       一、电磁干扰的抑制方法
       一般来说,形成电磁干扰必须同时具备三个因素:即存在着电磁干扰源,存在着电磁干扰的传递途径,存在着接受电磁干扰的敏感设备。因而通常用以抑制电磁干扰的方法是:对干扰源采取屏蔽、隔离和接地的方法抑制干扰量的发射,采用滤波、阻尼和去耦等方法阻止干扰量的传播,对电子设备或器件采取提高线路信噪比、增大开关时间、提高器件抗干扰门限等方法以降低其电磁敏感度。这些措施在电路设计时都必须予以认真考虑,其中屏蔽、接地和滤波是抑制电磁干扰的三项基本措施。
       1、屏蔽。屏蔽是利用屏蔽体来阻止电磁干扰源的电磁能发射的重要手段。根据屏蔽的工作机理,屏蔽分为电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三大类。
       (1)电场屏蔽。电场屏蔽简称电屏蔽,它包括静电屏蔽和交变电场的屏蔽。
       (2)磁场屏蔽。磁场屏蔽简称磁屏蔽,它包括低频磁屏蔽和高频磁屏蔽。低频磁屏蔽是指对变化频率在100kHz以下的干扰磁场的屏蔽,采用高导磁材料制成屏蔽罩,对干扰磁场进行分路。根据分磁原理,把本来要穿过受扰设备形成低频磁场干扰的磁力线,吸收到磁屏蔽招低磁阻通道内来,从而大大减小穿过受扰设备的磁力线,即降低干扰。根据屏蔽原理,屏蔽材料导磁性能越高,低频磁屏蔽效果越好。
       (3)电磁屏蔽。电磁屏蔽是对电场和磁场同时加以屏蔽,一般是指对高频电路磁场进行屏蔽。因为在交变场中,电场和磁场总是同时存在的,只是在频率较低时,电磁波不能向远方辐射,电场和磁场仅在近区相互感应、来回转换,故常称为近场或感应场。这种近场的能量随干扰源的特性不同,电场分量和磁场分量有很大的差别。高压低电流源以电场为主、磁场分量可以忽略,这时只需考虑电场屏蔽,而低压大电流干扰源则以磁场为主,电场可以忽略,这时可以只考虑磁场屏蔽。
       2、接地
       接地通常有两种含义:一是接大地,即把电子设备的金属外壳通过埋入地下的金属棒、管道或其他金属结构件实现对大地的电气接触,并以大地作基准零电位。其主要目的是为雷击放电或静电放电提低阻泄放通道,以保护设备及工作人员的安全。另一个是接信号地或系统地。
       3、滤波
       在抑制电磁干扰的设计中,屏蔽主要是抑制电磁辐射,而滤波则主要是抑制电磁传导。实践表明,即使有很完善的屏蔽和接地措施,也仍然存在着电磁传导干扰导致电子设备工作性能降低,因而在抑制电磁干扰方面滤波器取着无可替代的作用。电磁干扰滤波器不同于常规的信号选择滤波器,前者主要考虑对电磁干扰的有效抑制,后者主要考虑的是对有用信号的有效选择。
       二、汽车电系电磁干扰的抑制   
       汽车电系存在着多种形式的电磁干扰源,其干扰电平及干扰方式各不相同,因而应综合考虑各种抗干扰措施,使汽车电系的电磁干扰获得有效的抑制。这是一项十分复杂的电磁干扰抑制技术,需要分析各种电磁干扰源的特性和技术参数,确定各自的干扰途径及耦合方式,相应地采取各种不同的抑制方法,包括屏蔽、接地、滤波、阻尼、去耦、隔离等措施,以及采用特殊的抗干扰器件。在使用了计算机控制的汽车电系,还应在软件设计上考虑抗电磁干扰的能力。全面的考虑汽车电系电磁干扰的抑制,实现汽车电系电磁兼容EMC性设计有待于进一步探讨。
       1、点火系电磁干扰的抑制
       发动机点火系统是汽车电系最重要的电磁干扰源,其电磁干扰主要表现在两个方面。一方面电火系高压侧的火花放电向空间辐射电磁波,对车内电子装置及车外数百米范围内的收音机、电视机和其它无线电通信装置的正常工作产生影响。另一方面,点火系低压侧由点火初级线圈产生的瞬变脉冲电压沿导线、车内金属构件传导,对车内I其他电子装置产生传导干扰。
       2、供电系电磁干扰的抑制
       供电系发电机存在着的瞬变脉冲电压及整流子火花放电等电磁干扰的抑制,一般可以通过在发电机输出端接入0.5μF的电容器来抑制高频噪声。由于蓄电池作为低阻抗大容量的瞬变抑制器能吸收瞬变能量,抑制瞬变脉冲电压,因而要保证蓄电池与发电机的可靠并联。与发电机配套使用的电压调节器产生的电磁噪声,亦可在放电触点间并联0.5μF的电容器来吸收。
       3、感性负载瞬变噪声干扰的抑制
       汽车电系内有很多感性负载,这些感性负载在开路时所产生的瞬变噪声具有能量大、频谱款的特点,有效的抑制方法是在感性负载的两端并联浪涌吸收器。
       4、静电干扰的抑制
       (汽车静电放电模拟器汽车内静电干扰的抑制主要是防止静电累积形成高压放电,因而汽车在行驶中有可能产生摩擦生电的部位,以及因抑制辐射而采用的屏蔽体外壳,都必须设置各自的低阻放电通道,使静电能即时对地泄放掉。为此,汽车内采用宽而短的低阻编织线,将发动机与车身之间、车身与大梁之间、发动机与大梁之间等都可靠的连接起来,建立起低阻抗导电通道的搭铁系统,有效阻止静电的积累。
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