汽车使用的抑制器设计
瑾年Invader 2022-09-20

  一般来说电磁噪声是难以消除的,但可采取各种措施,把电磁噪声抑制到不致产生电磁干扰的程度。通常单用一种简单的办法来解决电磁噪声问题往往难以奏效,所以最好采用几种不同的组合方法。

  一、一般要求

  汽车电磁噪声的抑制,可以在接受器方面进行,但由于接受频率、干扰电波的传播方式及其它种种实际情况,在接受器端采取措施是较为困难的。由于汽车电器设备的电磁噪声能干扰其他通讯设备和各种电子设备,所以应考虑抑制汽车电器设备本身产生的电磁噪声。汽车上各种电器产生的电磁干扰电波特性与电平是各不相同的,所以干扰的抑制办法也应符合其特性和电平。抑制干扰电波设计可采用阻尼、屏蔽、滤波和连接等基本措施,且必须满足4个条件:①有良好的抑制效果。②不妨碍汽车电器设备本身的性能。③可靠性高,使用方便。④价格合理。

  二、电磁噪声抑制器

  目前国内外汽车使用的抑制器基本是由电阻体、电感、电容即所谓R、I、C单个或组装而成,例如电阻体、屏蔽导线、电容器、抑制干扰电感线圈及抑制干扰滤波器等。

  三、方法

  屏蔽

  屏蔽是在两个区域之间建立电磁屏障保护系统中的电路不受电磁环境损坏的最直接方法。

  屏蔽的形式多种多样,可以是隔板、盒式封闭体,也可以是电缆或式的屏蔽。屏蔽的效能用屏蔽有效度表示,它不仅与屏蔽材料有关,而且与材料的厚度、应用频率、辐射源到屏蔽层的距离以及屏蔽层不连续的形状和数量有关。

  屏蔽有两个主要目的:一是使辐射电磁能限制在特定区域之内(称主动屏蔽)。主动屏蔽是指干扰源处于内部,并防止干扰波泄漏到外部空间的结构,必须进行接地,且接地电阻越小越好。二是防止辐射电磁能进入特定区域(称被动屏蔽)。被动屏蔽是指干扰源处于外部,并防止干扰波进入屏蔽空间的结构。

  屏蔽设计的步骤是:①确定待屏蔽的干扰电平和能量密度;②估算屏蔽层另一侧的允许信号电平;③结合产品的结构和外壳设计,选择详细的屏蔽设计方案。屏蔽的设计原则是:①高频电场屏蔽应用铜、铝和镁等良导电材料,以得到最大的反射效率。②低频磁场屏蔽应用磁性材料,如铁和镍铁高导磁合金,以得到最大的吸收效率。③足够厚度的屏蔽层可屏蔽任何频率的电场,且有很高的屏蔽效能。④多层屏蔽(包括机壳与电缆)能在宽频带上提供高屏蔽有效度,但需考虑成本和其他性能要求(如电缆可挠度)。⑤用来密封缝隙的各种结合面必须清洁,不能有不导电的涂层。⑥为了保持外壳的屏蔽效能,对必不可少的穿线孔应加导电衬层、弹簧垫圈、波导衰减器和栅网等。

  连接

  连接是在两个金属面之间建立低阻抗通路。这个通路可在接地基准与元件、电路、屏蔽物和结构件之间建立。连接的目的在于建立均匀的电气结构,即在结构上设法使射频电流的通路均匀,避免在金属件间产生电位,从而造成干扰。

  接地

  接地就是在两点之间建立导电通路,其中的一点通常是系统的电气元件,而另一点则是参考点。

  一个接地系统的有效性取决于在多大程度上减小接地系统的电位差和减小地电流。

  滤波

  屏蔽主要是为了解决辐射干扰,而滤波则主要是解决通过传导途径造成的干扰。两者均涉及连接和接地技术、电磁干扰滤波器的有效性在很大程度上受源阻抗和负载阻抗的影响。

  四、 抗电磁干扰设计的技术措施

  有许多技术措施可以用来减小电子系统对电磁干扰的敏感性,如屏蔽、连接、滤波、接地、线路设计和元器件选择等。屏蔽、连接、滤波、接地在前面已叙述,下面重点论述元器件选择和

  元器件选择和电路设计是抗电磁干扰和电磁兼容性设计的重点之一,通过选择元件及抗扰筛选,以得到高抗干扰门限值的元件。这项措施可使系统的抗干扰性增加10-3dB。

  使设计的电路具有高信号电平和低阻抗特性,可大大降低对干扰的灵敏度。一般采取的办法是缩短元件和电路的连线,采用屏蔽的双绞线作连线。

  对电路来说,比线性、模拟电路抗扰性强,低速数字电路比高速数字电路有更低的电磁灵敏度。

  在确定元件和电路时,除要注意其电磁干扰灵敏度之外,还应注意一些会产生电磁干扰的元件和电路。它们也汇兑系统早晨股应有的影响,或使信号发生畸变,或产生干扰电压、干扰电流,或使系统造成工作失误。在设计与测试时都应给予注意。

  五、 电路布局原则

  1. 正确布置元件的位置和方向。最敏感元件应远离于扰源。

  2. 布线要合理。不同用途不同电平的导线如输入与输出线、弱电与强电要远离,且不能平行;接地线长度要尽量短,截面要尽量大。

  3. 关键元件、电路和走线都要加屏蔽,屏蔽要合理接地。
 

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