《電子技術(shù)應(yīng)用》
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汽車安全很重要,抗電磁干擾措施有哪些?

2017-04-29
關(guān)鍵詞: 汽車電子 EMI 電磁干擾

  汽車產(chǎn)生電磁干擾的源,不單純是點火系統(tǒng),應(yīng)用于車輛上的各種電子電器設(shè)備也同樣產(chǎn)生電磁干擾。干擾不但對車輛外界的無線電設(shè)備造成影響,而且也會對車輛內(nèi)部的各種電子部件造成不良影響。

  1.汽車內(nèi)電磁干擾現(xiàn)象

  汽車產(chǎn)生的電磁干擾會在汽車內(nèi)部造成相互影響,舉例如下:例1,某種中高檔轎車,具有高性能ABS系統(tǒng),樣車在一次實況測試中遇到了雨天,啟動雨刮器,在 某一車速運行時,ABS突然失去了作用。例2,國內(nèi)生產(chǎn)的某一型號微型汽車,其發(fā)電機調(diào)節(jié)器經(jīng)常出現(xiàn)易被擊穿損壞現(xiàn)象,經(jīng)查,當雨刮器工作時,這種損壞現(xiàn) 象就容易發(fā)生。造成這種現(xiàn)象的主要原因為雨刮器驅(qū)動電機是感性負載,在切斷電源時會產(chǎn)生反向電流并通過電源線傳輸?shù)焦╇娤到y(tǒng)中,從而在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾 脈沖,使一些電子部件不能正常工作,甚至損壞。例3,一種國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊,在汽車整車裝配線上突然引爆。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該安全氣囊的電子引爆控制器不能 承受較強的環(huán)境輻射電磁場,當有靜電放電發(fā)生時,會有誤動作。

  2.汽車電子設(shè)備的EMI危害及特點

  工業(yè)發(fā)展不僅給人們生存環(huán)境帶來一些憑感官就可識別的有形污染,諸如水、空氣及噪聲污染。然而,伴隨電子技術(shù)的發(fā)展尤其是數(shù)字電路、移動通信和開關(guān)電源的普及應(yīng)用,又多了一種憑感官無法感覺到的無形污染,這就是電磁干擾(EMI),或叫電磁噪聲。

  電子設(shè)備輻射、泄漏的電磁波不僅對電子設(shè)備本身造成嚴重干擾,而且也威脅著人類的健康與安全。

  現(xiàn)代汽車上的各個電器工作方式不同,它們之間會以不同的方式彼此侵擾。通常所有汽車電器具有相容性,即能在車上共同工作而不干擾其他電器的正常工作,同時也有抵抗其他電器干擾的能力。

  對汽車電子設(shè)備的電路來說,任何因素激發(fā)出的電路中的振蕩,都會通過導(dǎo)線等以電磁波的形式發(fā)射出去,不僅干擾收音機、通信設(shè)備,而且對車上具有高頻響應(yīng)特 點的電子系統(tǒng)也會產(chǎn)生電磁干擾。同時由車外收發(fā)兩用機之類的無線電設(shè)備、雷達、廣播電臺等發(fā)射無線電波,會干擾汽車上的儀器,使電子控制裝置失控。因此, 汽車上應(yīng)用計算機(控制器)等,都應(yīng)具有良好的電磁屏蔽措施,一旦屏蔽損壞,也會導(dǎo)致工作異常。

  車內(nèi)電磁干擾傳播方式特點:

  (1)感性負載產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾。汽車內(nèi)使用的各種感性負載,如:雨刮器驅(qū)動電機、汽車啟動電機、暖風電機等。當供電被突然切斷時,會產(chǎn)生反向瞬變 電壓U c,線圈初始儲能越大,關(guān)斷速度越快,瞬變過電壓就越高。一般U c為一100~300V;t s為0.2~0.5s。這類于擾雖然不具有連續(xù)性,但是它的瞬變電壓的幅值相當大,會對電子模塊造成嚴重影響,甚至損壞。發(fā)電機調(diào)節(jié)器擊穿損壞就是因這種 反向瞬變電壓造成的嚴重后果。

  (2)靜電放電對車內(nèi)電子部件的干擾。遇到導(dǎo)體就會釋放出來。當靜電儲存到一定程度后,會通過空氣放電,甚至會有火花產(chǎn)生,人們就會有強烈的放電感覺在使 用汽車時,這種靜電放電現(xiàn)象不可避免地會產(chǎn)生靜電放電的干擾特點是:高電壓、短時間、微小電流。其干擾影響程度是巨大的,會使一些電子控制單元產(chǎn)生誤動 作,嚴重的會損壞電子單元。

  (3)部件或線纜間的相互耦合干擾。汽車中經(jīng)常將各種線纜捆綁成一束沿汽車內(nèi)側(cè)布置,電源線中的瞬變干擾會禍合到信號線或控制線中,形成差模信號,會對車內(nèi)ECU等電子模塊產(chǎn)生影響。

  (4)輻射干擾。干擾能量的電磁波輻射形式,頻率范圍是150kHz~1000MHz。 汽車電子設(shè)備的EMI干擾源有:①點火系統(tǒng),其十擾在接收機音頻中表現(xiàn)為有韻律的爆聲或滴答聲,且音調(diào)直接與引擎速度有關(guān),當引擎負載增大時干擾幅度也增 大。通常解決點火噪聲的方法是安裝電阻火花塞和線。目前,大多數(shù)汽車都標配電阻火花塞和線。通常更換新的火花塞和線將有助于減小噪聲,因為很多噪聲都源于 點火系統(tǒng)元件故障。②充電系統(tǒng),包括交流發(fā)電機,由固態(tài)穩(wěn)壓器控制。由于交流電在交流發(fā)電機中僅被整流,未被濾波,輸出存在紋波。充電系統(tǒng)噪聲通過汽車布 線傳到設(shè)備,影響接收機和發(fā)射機的音頻部分。該噪聲可以從接收機音頻或者發(fā)射信號中的嗚嗚聲來辨別,更準確的方法是將充電系統(tǒng)暫時斷開。充電系統(tǒng)噪聲的音 調(diào)、強度與引擎速度和充電系統(tǒng)負載有關(guān)。當開燈時充電系統(tǒng)負載增大,可以發(fā)現(xiàn)嗚嗚聲更大。這時應(yīng)檢查交流發(fā)電機與電池的連線是否腐蝕或者接觸不良,及固態(tài) 穩(wěn)壓器是否良好如都正常,則用0.47μF和0.01μF電容并聯(lián),接到輸出與地線間進行濾波。

  由于汽車使用了多個不同的電動機,這些電動機有可能產(chǎn)生EMI,很難從干擾聲中判斷出是哪個的問題。一般表現(xiàn)為劈啪聲,也有類似于充電系統(tǒng)的嗚嗚聲。電動機干擾的診斷要借助于專門的儀器。干擾不僅可以傳導(dǎo),而且還可能輻射,所以,要在干擾源附近就近濾波處理。

  汽車中使用的微處理器(單片機)需要由時鐘驅(qū)動。時鐘產(chǎn)生電路是一個振蕩電路,由于振蕩波形為方波,其諧頻豐富,可以延展到很高的頻率,所以接收機很可能 被等頻率間隔的干擾信號所影響,或者可以在整個波段聽到寬帶的數(shù)字噪聲??梢允褂媒邮諜C調(diào)到干擾頻率,去探測是哪塊控制板出現(xiàn)了問題,然后采取增加屏蔽罩 或?qū)⑵帘握滞咨平拥氐姆椒p輕干擾,另外,在導(dǎo)線上套上磁環(huán)也有助于減輕干擾。汽車的電子設(shè)備會影響無線電設(shè)備,發(fā)射設(shè)備也會影響到汽車的電子設(shè)備。需確 保電源線、天線饋線與汽車的布線和電子系統(tǒng)越遠越好。正確安裝天線,最好在車頂上或車的后部。盡量使大線系統(tǒng)的駐波比(SWR)最低。檢查天線饋線屏蔽是 否良好,屏蔽網(wǎng)是否足夠密。

  3.無線電干擾的分類及成因

  無線電干擾指在射頻(9kHz~3000GHz)頻段內(nèi),無線電干擾按干擾源的性質(zhì)分為自然于擾(來自自然現(xiàn)象,是無法控制的)和人為干擾(來源于機器或其他人下裝置,是可控制的)。人為干擾又可區(qū)分為無線電設(shè)備干擾和非無線電設(shè)備干擾兩類。

  非無線電設(shè)備干擾包括工業(yè)、科研、醫(yī)療等電器設(shè)備干擾,電力線干擾等無線電設(shè)備干擾主要有:

  (1)同頻干擾。凡由其他信號源發(fā)送出來,與有一用信號的頻率相同并以同樣的方法進入收信機中頻通帶的干擾,都稱為同頻干擾。當兩個信號出現(xiàn)載頻差時,會 造成差拍干擾;當兩個信號的調(diào)制度不大或存在相位差時也會引起失真干擾。干擾信號越大,接收機的輸出信噪比越小。當干擾信號足夠大些,可造成接收機的阻塞 干。擾這種干擾,大都是由于同頻復(fù)用距離太小造成的。

  (2)令頻干擾。凡是在收信機射頻通帶內(nèi)或通帶附近的信號,經(jīng)變頻后落入中頻通帶內(nèi)所造成的干擾,稱為鄰頻干擾。這種干擾會使收信機信噪比下降,靈敏度降低;強干擾信號可使收信機出現(xiàn)阻塞干擾。這種干擾,大部分是由于無線電設(shè)備的技術(shù)指標不符合國家標準造成的。

  (3)帶外干擾。發(fā)信機的雜散輻射和接收機的雜散響應(yīng)產(chǎn)生的干擾,稱


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