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

2017-04-29
關(guān)鍵詞: 汽車(chē)電子 EMI 電磁干擾

  汽車(chē)產(chǎn)生電磁干擾的源,不單純是點(diǎn)火系統(tǒng),應(yīng)用于車(chē)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(duì)車(chē)輛外界的無(wú)線電設(shè)備造成影響,而且也會(huì)對(duì)車(chē)輛內(nèi)部的各種電子部件造成不良影響。

  1.汽車(chē)內(nèi)電磁干擾現(xiàn)象

  汽車(chē)產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)在汽車(chē)內(nèi)部造成相互影響,舉例如下:例1,某種中高檔轎車(chē),具有高性能ABS系統(tǒng),樣車(chē)在一次實(shí)況測(cè)試中遇到了雨天,啟動(dòng)雨刮器,在 某一車(chē)速運(yùn)行時(shí),ABS突然失去了作用。例2,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的某一型號(hào)微型汽車(chē),其發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器經(jīng)常出現(xiàn)易被擊穿損壞現(xiàn)象,經(jīng)查,當(dāng)雨刮器工作時(shí),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?yàn)橛旯纹黩?qū)動(dòng)電機(jī)是感性負(fù)載,在切斷電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向電流并通過(guò)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(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊,在汽車(chē)整車(chē)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(qiáng)的環(huán)境輻射電磁場(chǎng),當(dāng)有靜電放電發(fā)生時(shí),會(huì)有誤動(dòng)作。

  2.汽車(chē)電子設(shè)備的EMI危害及特點(diǎn)

  工業(yè)發(fā)展不僅給人們生存環(huán)境帶來(lái)一些憑感官就可識(shí)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(dòng)通信和開(kāi)關(guān)電源的普及應(yīng)用,又多了一種憑感官無(wú)法感覺(jué)到的無(wú)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(duì)電子設(shè)備本身造成嚴(yán)重干擾,而且也威脅著人類(lèi)的健康與安全。

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

  對(duì)汽車(chē)電子設(shè)備的電路來(lái)說(shuō),任何因素激發(fā)出的電路中的振蕩,都會(huì)通過(guò)導(dǎo)線等以電磁波的形式發(fā)射出去,不僅干擾收音機(jī)、通信設(shè)備,而且對(duì)車(chē)上具有高頻響應(yīng)特 點(diǎn)的電子系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。同時(shí)由車(chē)外收發(fā)兩用機(jī)之類(lèi)的無(wú)線電設(shè)備、雷達(dá)、廣播電臺(tái)等發(fā)射無(wú)線電波,會(huì)干擾汽車(chē)上的儀器,使電子控制裝置失控。因此, 汽車(chē)上應(yīng)用計(jì)算機(jī)(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(huì)導(dǎo)致工作異常。

  車(chē)內(nèi)電磁干擾傳播方式特點(diǎn):

  (1)感性負(fù)載產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾。汽車(chē)內(nèi)使用的各種感性負(fù)載,如:雨刮器驅(qū)動(dòng)電機(jī)、汽車(chē)啟動(dòng)電機(jī)、暖風(fēng)電機(jī)等。當(dāng)供電被突然切斷時(shí),會(huì)產(chǎn)生反向瞬變 電壓U c,線圈初始儲(chǔ)能越大,關(guān)斷速度越快,瞬變過(guò)電壓就越高。一般U c為一100~300V;t s為0.2~0.5s。這類(lèi)于擾雖然不具有連續(xù)性,但是它的瞬變電壓的幅值相當(dāng)大,會(huì)對(duì)電子模塊造成嚴(yán)重影響,甚至損壞。發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器擊穿損壞就是因這種 反向瞬變電壓造成的嚴(yán)重后果。

  (2)靜電放電對(duì)車(chē)內(nèi)電子部件的干擾。遇到導(dǎo)體就會(huì)釋放出來(lái)。當(dāng)靜電儲(chǔ)存到一定程度后,會(huì)通過(guò)空氣放電,甚至?xí)谢鸹óa(chǎn)生,人們就會(huì)有強(qiáng)烈的放電感覺(jué)在使 用汽車(chē)時(shí),這種靜電放電現(xiàn)象不可避免地會(huì)產(chǎn)生靜電放電的干擾特點(diǎn)是:高電壓、短時(shí)間、微小電流。其干擾影響程度是巨大的,會(huì)使一些電子控制單元產(chǎn)生誤動(dòng) 作,嚴(yán)重的會(huì)損壞電子單元。

  (3)部件或線纜間的相互耦合干擾。汽車(chē)中經(jīng)常將各種線纜捆綁成一束沿汽車(chē)內(nèi)側(cè)布置,電源線中的瞬變干擾會(huì)禍合到信號(hào)線或控制線中,形成差模信號(hào),會(huì)對(duì)車(chē)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(chē)電子設(shè)備的EMI干擾源有:①點(diǎn)火系統(tǒng),其十?dāng)_在接收機(jī)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(dāng)引擎負(fù)載增大時(shí)干擾幅度也增 大。通常解決點(diǎn)火噪聲的方法是安裝電阻火花塞和線。目前,大多數(shù)汽車(chē)都標(biāo)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?yàn)楹芏嘣肼暥荚从?點(diǎn)火系統(tǒng)元件故障。②充電系統(tǒng),包括交流發(fā)電機(jī),由固態(tài)穩(wěn)壓器控制。由于交流電在交流發(fā)電機(jī)中僅被整流,未被濾波,輸出存在紋波。充電系統(tǒng)噪聲通過(guò)汽車(chē)布 線傳到設(shè)備,影響接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的音頻部分。該噪聲可以從接收機(jī)音頻或者發(fā)射信號(hào)中的嗚嗚聲來(lái)辨別,更準(zhǔn)確的方法是將充電系統(tǒng)暫時(shí)斷開(kāi)。充電系統(tǒng)噪聲的音 調(diào)、強(qiáng)度與引擎速度和充電系統(tǒng)負(fù)載有關(guān)。當(dāng)開(kāi)燈時(shí)充電系統(tǒng)負(fù)載增大,可以發(fā)現(xiàn)嗚嗚聲更大。這時(shí)應(yīng)檢查交流發(fā)電機(jī)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(jìn)行濾波。

  由于汽車(chē)使用了多個(gè)不同的電動(dòng)機(jī),這些電動(dòng)機(jī)有可能產(chǎn)生EMI,很難從干擾聲中判斷出是哪個(gè)的問(wèn)題。一般表現(xiàn)為劈啪聲,也有類(lèi)似于充電系統(tǒng)的嗚嗚聲。電動(dòng)機(jī)干擾的診斷要借助于專(zhuān)門(mén)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(chē)中使用的微處理器(單片機(jī))需要由時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。時(shí)鐘產(chǎn)生電路是一個(gè)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(jī)很可能 被等頻率間隔的干擾信號(hào)所影響,或者可以在整個(gè)波段聽(tīng)到寬帶的數(shù)字噪聲??梢允褂媒邮諜C(jī)調(diào)到干擾頻率,去探測(cè)是哪塊控制板出現(xiàn)了問(wèn)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(chē)的電子設(shè)備會(huì)影響無(wú)線電設(shè)備,發(fā)射設(shè)備也會(huì)影響到汽車(chē)的電子設(shè)備。需確 保電源線、天線饋線與汽車(chē)的布線和電子系統(tǒng)越遠(yuǎn)越好。正確安裝天線,最好在車(chē)頂上或車(chē)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(wú)線電干擾的分類(lèi)及成因

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

  非無(wú)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(wú)線電設(shè)備干擾主要有:

  (1)同頻干擾。凡由其他信號(hào)源發(fā)送出來(lái),與有一用信號(hào)的頻率相同并以同樣的方法進(jìn)入收信機(jī)中頻通帶的干擾,都稱(chēng)為同頻干擾。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)出現(xiàn)載頻差時(shí),會(huì) 造成差拍干擾;當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的調(diào)制度不大或存在相位差時(shí)也會(huì)引起失真干擾。干擾信號(hào)越大,接收機(jī)的輸出信噪比越小。當(dāng)干擾信號(hào)足夠大些,可造成接收機(jī)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(jī)射頻通帶內(nèi)或通帶附近的信號(hào),經(jīng)變頻后落入中頻通帶內(nèi)所造成的干擾,稱(chēng)為鄰頻干擾。這種干擾會(huì)使收信機(jī)信噪比下降,靈敏度降低;強(qiáng)干擾信號(hào)可使收信機(jī)出現(xiàn)阻塞干擾。這種干擾,大部分是由于無(wú)線電設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)造成的。

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


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