汽车电子系统的电磁兼容设计

测
汽车电路系统由蓄电池和整流的交流发电机作为核心电源，车体作为共用搭铁，各个电器装置并联其上。相连的线束造成电器间彼此传导干扰；相邻的导线间会有感应干扰；因为天线效应，不相邻导体间又存在着辐射干扰。因而电磁干扰综合着3种途径，覆盖较宽的干扰频率。

应用频谱分析仪进行电磁兼容性分析研究，检测电磁干扰直观且可以定量。它是一种30～1000MHz窄带扫频接收机，能在某一时刻接收某个频率范围 内的能量，记录下不同频段内干扰的幅值。缺点是对于时间很短频谱范围很宽，如静电放电这一类瞬态的脉冲干扰，不能宽频段全貌反映实际干扰情况。常常只能数 台同时启用进行观测分析。

4电磁干扰的抑制
现代汽车中,各种电控系统可能相互独立,且分散安装在不同位置上,因此上述电路性干扰将不可避免地存在。为了减少这种干扰,可采取以下措施:

1、电源去耦。在共用电源的输出端设立去耦电路使电源自身具有一定的抑制干扰的能力;对不同的系统(如不同的ECU) 采用各自的电源退耦滤波电路,减少系统之间通过共用电源而引起的电路性干扰,同时在电路设计时,应在CPU 及其它集成电路的电源引入端就近接入退耦滤波电容器,减小电源引线电阻引入的电路性干扰;对同一电路中不同电流回路间的电路性干扰,应采用一点接地法,这 一点在设计PCB 板时应充分考虑。

2、限制耦合阻抗,使其尽量小。为此必须减小导线电阻和它的等效电感,设计PCB 板时应充分考虑使电源引线和公共地线分布合理且宜直、短而粗些;信号的输入输出引线也应尽可能短而直;将温度传感器等的模拟信号处理电路的接地与CPU 等数字量的处理电路的接地分开布局,而后再一点接地。

3、给ECU 单独供电。现代汽车中电气环境恶劣,不少设备是脉冲式供电,有的设备电压变化大(如发动机启动时,电压可从12V 降至8V) ,若将ECU 与它们接在同一电源上,就会使ECU 工作失常甚至遭到破坏,因此各ECU 的供电应采用无噪声隔离接头,将它们的供电线路和搭铁接头和蓄电池主要负载的接头分开。ECU 最好采用独立的供电、稳压及滤波系统。

4、电位隔离。对电平差较大的系统,如信号传输设备与电磁阀驱动电路、高压点火电路等大功率、高电压电路之间采用变压器、光电耦合等器件进行电位隔 离,可抑制相应的干扰。为抑制电容性干扰,应合理布置电线、电缆等传输线,对敏感度较高的信号输入/ 输出线,采用屏蔽线进行信号的传输,可有效地减小电容性干扰。

现代汽车内另一种影响较大的干扰是电磁辐射干扰。它主要表现为强电流或高电压电路部分对弱电流、小信号电路部分形成的辐射干扰,其中较为突出的是脉 冲辐射干扰。车内的点火脉冲、继电器、电磁阀等的接通与断开,都可能形成电磁脉冲干扰。这种电磁能量将通过载两端的分布电容形成的LC 并联回路产生振荡,电磁波通过相应导线和车体辐射干扰其它系统,尤其是干扰通信系统。因此,要选择抗干扰性能较好的车载通信系统。当传感器受到干扰时,则 可导致相应的ECU 系统产生误动作甚至严重后果。为此在编写ECU 软件时,可利用软件抗干扰技术,写入有效的抗干扰程序,如常用的数字滤波等;对CPU 采用一系列抗干扰技术,如程序运行监控系统、软件陷井,还可采用软、硬件的容错设计等技术。

电磁辐射干扰的抑制,在硬件方面通常采用屏蔽、阻尼、接地或滤波等措施 。如在点火装置的高压电路中,用电阻性电缆串入适量的电阻,减小由火花干扰引起的高频振荡;无分电器的发动机中,常采用屏蔽火花塞抑制点火干扰;对所有容 易产生火花(或电弧) 的电器,都采用金属罩屏蔽,且引出导线采用带屏蔽网的导线,并将屏蔽网搭铁。各ECU 系统应远离喇叭等强磁体,并安装在金属屏蔽盒内,以防ECU 受到直接干扰。各种传感器引线触点间常并联一个0. 01～0. 08μF 的电容,在电源正负极之间、各种仪表的接线端之间,都并接一个0. 2～0. 8μF 的电容器,可较好地抑制干扰。

5 总结
我国对汽车电器电子设备电磁兼容性系统研究起步较晚，目前已日益受到重视，这对提高汽车产品出口竞争力至关重要。电磁兼容性出口的CE或FCC认证费用十 分昂贵，提高认识，及时调整好各项参数，可以缩短认证周期，降低成本，使我国出口产品具有优秀的EMC品质，品质稳步提高。