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汽車電磁干擾的機(jī)理和EMC設(shè)計(jì)方法
2018-09-19 18:38:49· 來(lái)源：中國(guó)汽研新能源汽車測(cè)試評(píng)價(jià)
汽車EMC（電磁兼容）看不見、摸不著，但卻關(guān)乎汽車的安全和可靠性，同時(shí)也可能對(duì)車外無(wú)線電設(shè)備造成影響，本期讓我們來(lái)一起認(rèn)識(shí)它。一、汽車電磁干擾的機(jī)理汽車E
汽車EMC（電磁兼容）看不見、摸不著，但卻關(guān)乎汽車的安全和可靠性，同時(shí)也可能對(duì)車外無(wú)線電設(shè)備造成影響，本期讓我們來(lái)一起認(rèn)識(shí)它。
一、汽車電磁干擾的機(jī)理
汽車EMC（電磁兼容）指汽車及其電子電氣零部件在其電磁環(huán)境中能夠正常工作且對(duì)其周圍設(shè)備系統(tǒng)不造成性能降級(jí)的能力。汽車EMC三要素包括騷擾源、傳播路徑、敏感設(shè)備，如圖1所示。
騷擾源分為車外和車內(nèi)兩部分。車外騷擾主要來(lái)自變電站、高壓輸電線路、電視廣播發(fā)射、雷達(dá)基站、雷擊等；車內(nèi)騷擾主要有電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)控制器、電喇叭、鼓風(fēng)機(jī)、雨刮電機(jī)、EPS、車窗電機(jī)、門鎖等。
騷擾傳播途徑有輻射和傳導(dǎo)兩種方式，輻射騷擾是指干擾信號(hào)通過(guò)空間以電磁波形式傳播到其他設(shè)備中。傳導(dǎo)騷擾是指干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線直接傳遞到其他設(shè)備。
敏感設(shè)備包括車載終端、車速傳感器、網(wǎng)管控制器、安全氣囊控制器、VCU、倒車影像等。
二 汽車EMC的設(shè)計(jì)方法
電磁兼容性設(shè)計(jì)一般可以從三個(gè)方面入手：抑制干擾源、切斷或減弱干擾的傳播、提高設(shè)備的抗干擾能力，其中抑制干擾源最為重要。電磁兼容設(shè)計(jì)的基本方法有以下幾種：
1. 屏蔽
屏蔽是一種用來(lái)減小設(shè)備之間或設(shè)備內(nèi)部各部分之間輻射干擾的去耦技術(shù)，其目的主要有兩點(diǎn)，其一是將輻射能限制于規(guī)定的區(qū)域；其二是阻止輻射能進(jìn)入規(guī)定的區(qū)域。凡是屬于場(chǎng)的干擾，都可以用屏蔽的方法來(lái)削弱，以確保設(shè)備的正常工作。
2. 濾波
濾波是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。無(wú)論是抑制干擾源，消除干擾耦合，還是增強(qiáng)接收電路的抗干擾能力，都可以采用濾波技術(shù)。
3. 接地
在汽車接地設(shè)計(jì)中，接地又可以廣義的分為干凈地和干擾地。干凈地一般是指信號(hào)地以及對(duì)干擾敏感，容易受外界干擾的地；干擾地一般指電機(jī)類、電感類、周期變化、大電流的地，通常在做接地設(shè)計(jì)時(shí)要保證干凈地與干擾地分開。另外，地回路干擾與接地點(diǎn)的位置有直接的關(guān)系，因此設(shè)計(jì)時(shí)要恰當(dāng)選擇接地點(diǎn)的位置。
4. 合理的布局布線
零部件的布局和線束的布線路徑，會(huì)直接影響系統(tǒng)的電磁兼容性。合理的布局布線不僅可以減少零部件之間的干擾，還可以減少對(duì)外的輻射騷擾。
5. 隔離
隔離包括隔離穩(wěn)壓、光電隔離、空間隔離等多種措施。隔離穩(wěn)壓就是通過(guò)隔離變壓器使用電設(shè)備與汽車供電系統(tǒng)隔離，通過(guò)穩(wěn)壓電路進(jìn)一步抑制干擾：光電隔離就是使控制電路與被控電路的地線分開，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制：空間隔離就是使干擾源盡量遠(yuǎn)離敏感件。汽車EMC設(shè)計(jì)中常用的就是空間隔離。
6. 軟件設(shè)計(jì)
常用的軟件抗干擾技術(shù)有軟件陷阱、指令冗余、重復(fù)輸入/輸出、數(shù)字濾波等。
三、總結(jié)
本期介紹了汽車電磁干擾的機(jī)理和EMC的設(shè)計(jì)方法。后續(xù)我們將分別介紹汽車EMC標(biāo)準(zhǔn)體系、中國(guó)汽研EMC業(yè)務(wù)能力、EMC的應(yīng)用案例。
一、汽車電磁干擾的機(jī)理
汽車EMC（電磁兼容）指汽車及其電子電氣零部件在其電磁環(huán)境中能夠正常工作且對(duì)其周圍設(shè)備系統(tǒng)不造成性能降級(jí)的能力。汽車EMC三要素包括騷擾源、傳播路徑、敏感設(shè)備，如圖1所示。
騷擾源分為車外和車內(nèi)兩部分。車外騷擾主要來(lái)自變電站、高壓輸電線路、電視廣播發(fā)射、雷達(dá)基站、雷擊等；車內(nèi)騷擾主要有電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)控制器、電喇叭、鼓風(fēng)機(jī)、雨刮電機(jī)、EPS、車窗電機(jī)、門鎖等。
騷擾傳播途徑有輻射和傳導(dǎo)兩種方式，輻射騷擾是指干擾信號(hào)通過(guò)空間以電磁波形式傳播到其他設(shè)備中。傳導(dǎo)騷擾是指干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線直接傳遞到其他設(shè)備。
敏感設(shè)備包括車載終端、車速傳感器、網(wǎng)管控制器、安全氣囊控制器、VCU、倒車影像等。
二 汽車EMC的設(shè)計(jì)方法
電磁兼容性設(shè)計(jì)一般可以從三個(gè)方面入手：抑制干擾源、切斷或減弱干擾的傳播、提高設(shè)備的抗干擾能力，其中抑制干擾源最為重要。電磁兼容設(shè)計(jì)的基本方法有以下幾種：
1. 屏蔽
屏蔽是一種用來(lái)減小設(shè)備之間或設(shè)備內(nèi)部各部分之間輻射干擾的去耦技術(shù)，其目的主要有兩點(diǎn)，其一是將輻射能限制于規(guī)定的區(qū)域；其二是阻止輻射能進(jìn)入規(guī)定的區(qū)域。凡是屬于場(chǎng)的干擾，都可以用屏蔽的方法來(lái)削弱，以確保設(shè)備的正常工作。
2. 濾波
濾波是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。無(wú)論是抑制干擾源，消除干擾耦合，還是增強(qiáng)接收電路的抗干擾能力，都可以采用濾波技術(shù)。
3. 接地
在汽車接地設(shè)計(jì)中，接地又可以廣義的分為干凈地和干擾地。干凈地一般是指信號(hào)地以及對(duì)干擾敏感，容易受外界干擾的地；干擾地一般指電機(jī)類、電感類、周期變化、大電流的地，通常在做接地設(shè)計(jì)時(shí)要保證干凈地與干擾地分開。另外，地回路干擾與接地點(diǎn)的位置有直接的關(guān)系，因此設(shè)計(jì)時(shí)要恰當(dāng)選擇接地點(diǎn)的位置。
4. 合理的布局布線
零部件的布局和線束的布線路徑，會(huì)直接影響系統(tǒng)的電磁兼容性。合理的布局布線不僅可以減少零部件之間的干擾，還可以減少對(duì)外的輻射騷擾。
5. 隔離
隔離包括隔離穩(wěn)壓、光電隔離、空間隔離等多種措施。隔離穩(wěn)壓就是通過(guò)隔離變壓器使用電設(shè)備與汽車供電系統(tǒng)隔離，通過(guò)穩(wěn)壓電路進(jìn)一步抑制干擾：光電隔離就是使控制電路與被控電路的地線分開，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行控制：空間隔離就是使干擾源盡量遠(yuǎn)離敏感件。汽車EMC設(shè)計(jì)中常用的就是空間隔離。
6. 軟件設(shè)計(jì)
常用的軟件抗干擾技術(shù)有軟件陷阱、指令冗余、重復(fù)輸入/輸出、數(shù)字濾波等。
三、總結(jié)
本期介紹了汽車電磁干擾的機(jī)理和EMC的設(shè)計(jì)方法。后續(xù)我們將分別介紹汽車EMC標(biāo)準(zhǔn)體系、中國(guó)汽研EMC業(yè)務(wù)能力、EMC的應(yīng)用案例。
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