接地在汽车EMC中的作用

的电感达到几十nH/inch，另外很多汽车部件的感性容量的数量级都可达μH。那么在汽车系统中几安培或者更大、频率高于100KHz的电流可能在电流回路中产生很大的压降。

2.2.4 蓄电池

蓄电池除了可以储存电能，它还可以抑制一些噪声。在低频时，铅酸电池每100Ah呈现为1-2F的容抗。当与发电机并联放置时，该电抗将有利于减少汽车充电系统产生的低频噪声。高频状态下，电池内的反应更复杂。在25kHz到250kHz的范围内，蓄电池呈现容性（几十nF），并且基本不随频率不变。据观察，有效电容数量级的变化次序是与蓄电池的负荷状态及大小有关的。高频状态下，用串联LC电路来等效蓄电池的电抗是最佳的。此时，如果频率高于1MHz，那么很可能发生串联谐振。也正因为此，不能应用蓄电池来抑制调幅广播波段或更高的无线电频率噪声。

图2 点火系统简图

3 汽车EMC要考虑的问题

据上所述，汽车本身有许多辐射源和敏感元件。由于篇幅限制，在这部分中，我们只讨论汽车环境中比较特殊的元件。

3.1 点火装置

汽车的初级和次级点火电路是最常见的发射源。由于这两级电路经过点火线圈耦合之后，它们的波形完全不同，在此对其进行分别介绍。

初级点火电路包括一个电流源（蓄电池或交流发电机），点火线圈和一个触发装置（通常用发动机控制器）。现在的大多数汽车上的点火系统都采用的结构简图如图3所示。对于这种电路来说，与EMC首要相关的是线圈电流波形的下降沿。

图3给出了点火线圈初级的电流、电压波形。这部分波形包含有效的高频能量（100KHz及其以上），它受地回路线束的电感影响。

图3 点火线圈初级的电压、电流波形

次级点火电路包括点火线圈，火花塞，气缸盖和其他导体，等效电路如图4所示，这个回路包括发动机组和发动机控制模块，它还包括一个1pH的接地电感，它能触使发动机组和控制模块对蓄电池有几伏的电势差。在这里，用等效串联电压源表示由初级电压。尽管在足够高的频率下也会发生电容和辐射损耗，但是还是可以把到蓄电池的电流回路用一个等效电感来表示；Cc表示通过线圈的寄生电容。在图中，看不出次级通过点火线圈电容耦合到初级。而这种实际存在的耦合方式既可以增加辐射电压，也会引入更多的传导耦合到电子系统当中。

如果我们尽量减少闭环回路的面积，以及合理摆放元件以缩短其间的引线距离，那么这个问题可以得到一定缓解。另外，在流经蓄电池负极的电流回路中，不能用其他的任何导体作为参考电位，车身金属体也不可以。

在汽车产生信号中，次级点火电路的信号是独一无二的，因为其频谱范围可高达1GHz左右。因此它尤其可能成为一个辐射源，但是它与发动机其他部件的传导耦合也是辐射源。

图2和图4给出了次级点火电路高频发射信号的产生机理。蓄电池给点火线圈的初级绕组供直流电。发动机的初级绕组和次级绕组采用自耦变压器结构。发动机控制器中的电子开关驱动导通初级绕组需要一定的时间。都知道，初级电压被放大的倍数为匝数比（一般为几百），在次级产生几十kV的电压。因此在线圈高边和气缸盖之间加一个RF抑制电容Crf。

图4 点火系统次级等效电路

火花塞RF特性可以用以下模型描述：（1）一个等效电弧阻抗L，它可以用来描述表示流过火花隙的非线性时变电流，（2）由火花塞外部带螺纹的金属包皮和内部铁芯构成的同轴电容器。实际上，电弧不放电时火花隙是断开的，在此我们用一个开关来表示。在开关闭合后，电容Cp快速地通过间隙放电。

3.2 车载无线娱乐系统

车载无线娱乐设施包含了一个屏蔽的连接单极天线的高增益放大器。无线设备对从kHz到MHz范围的噪声敏感，而这个变化范围恰是汽车电气和机械系统产生噪声的范围。

同轴电缆连接无线设备和接收机，其外层导体在挡板（天线地网）和接收器架之间形成一个连续屏蔽层。虽然汽车的设计者一般不知道接收器机架内部的连接，但是可以认为接收器机架也通过接地母线连到车身金属体上。车载无线娱乐系统中有几种接地。首先是同轴电缆外屏蔽层与车身金属体连接给单极天线提供地网。另外还需将同轴电缆与无线设备机架相连，这样可以将前者表层噪声电流转移到后者上来，为天线信号提供回路。如果无线设备机架和车身之间没有连接，其大面积的金属部分将会与车身金属产生容性耦合，车身金属上的噪声可能影响接收器的基准电压。如果同轴电缆的外层导体没有和接收器以及无线设备机架形成良好的连接，噪声电流将耦合到接收器。最后，如果接收器和无线设备机架没有共地，无线设备机架上的噪声