簡(jiǎn)述車(chē)載GPS監控設備的汽車(chē)電源環(huán)境

引言

隨著(zhù)汽車(chē)微電子裝備的大量增加，半導體邏輯器件對電磁干擾敏感度相當高，加之汽車(chē)線(xiàn)速與有關(guān)高場(chǎng)強頻段的波長(cháng)可以比擬，這些頻段存在對車(chē)載電子系統造成強烈電磁干擾的隱患；車(chē)載電磁低電壓、大電流負載特性使其開(kāi)關(guān)過(guò)程在供電線(xiàn)路上產(chǎn)生很多脈沖干擾，進(jìn)一步惡化了電磁環(huán)境。因而，在實(shí)際的汽車(chē)電器設計中，電磁兼容設計通常成為設計成敗的關(guān)鍵。

　　由于汽車(chē)內部的自生騷擾發(fā)射干擾源有很多，如刮水器電動(dòng)機、燃油泵、火花點(diǎn)火線(xiàn)圈、空調起動(dòng)器、交流發(fā)電機線(xiàn)纜連接的間歇切斷，以及某些無(wú)線(xiàn)電子設備，如手機和車(chē)載電臺等。這些干擾源是產(chǎn)生種瞬變電脈沖即可能通過(guò)電磁騷擾發(fā)射對環(huán)境中的其它設備造成干擾。所以抑制干擾的源頭較為困難。

　　1 汽車(chē)上的干擾源

　　汽車(chē)電系上的負載多種多樣，既有小阻抗、大電流的阻性感性負載，也有小電流、高電壓的脈沖發(fā)生裝置，還有高頻振蕩信號源，它們不僅對外是潛在的干擾發(fā)射源，也是對車(chē)載電子產(chǎn)品的干擾源。另外，由于高機動(dòng)性，汽車(chē)也可能會(huì )處于各種可以想像得到的從低頻到高頻的復雜電磁場(chǎng)中，由此產(chǎn)生的電磁干擾耦合也會(huì )影響汽車(chē)電子電氣系統的正常運行。汽車(chē)電系內的電壓可以歸納為以下幾類(lèi)：正常工作電壓、異常穩態(tài)電壓、無(wú)線(xiàn)電干擾電壓、瞬變過(guò)電壓和靜電放電。

　　2 汽車(chē)電器的電磁兼容

　　設計汽車(chē)電器的電磁兼容環(huán)境應是一個(gè)設備共存、互不干擾的環(huán)境，這就要求系統具備良好的emi和ems特性。造成電器功能降級或失效的電磁干擾的發(fā)生必須同時(shí)具備3個(gè)要素：干擾源、干擾耦合通路以及敏感設備。抑制干擾源、阻斷耦合以及提高敏感設備的抗擾閾值是解決電磁兼容問(wèn)題的根本措施。

　　2.1 電磁干擾的傳輸和傳輸途徑

電磁干擾的發(fā)生必然存在干擾能量的傳播和傳播通道。干擾的傳輸有兩種基本方式：傳導和輻射。輻射耦合細分為：天線(xiàn)對天線(xiàn)耦合、場(chǎng)對線(xiàn)耦合和線(xiàn)對線(xiàn)耦合。針對干擾的傳播和耦合途徑，在汽車(chē)電器工程實(shí)踐中要采取如下的系統方法來(lái)改善emc特性：濾波、屏蔽、搭鐵和布線(xiàn)。

　　2.2 干擾源和敏感設備的電磁兼容設計

在方案已定的功能電路中，檢驗電磁兼容指標是否滿(mǎn)足要求；此時(shí)如不滿(mǎn)足要求，則可通過(guò)參數修改來(lái)達到指標，如調整數字化控制器的工作頻率、圓整脈沖的上升率或重新選擇元件等。其次進(jìn)行防護設計，包括濾波、屏蔽、搭鐵與搭接設計，甚至采用時(shí)空隔離和頻率回避等改進(jìn)措施。最后是做布局調整性設計，包括對總體布局的檢驗、屏蔽體縫隙的檢驗、組件和印制板布局檢驗等。電路和分系統的電磁兼容設計包括如下的步驟：元件選擇、電路選擇、濾波技術(shù)應用、搭鐵設計、屏蔽設計、電路布局和系統布局規劃。

　　3 汽車(chē)電子電磁干擾（EMI）及其影響

　　當以點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的汽車(chē)在公路上運行之時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機的高壓點(diǎn)火系統會(huì )產(chǎn)生強電磁波，干擾其周?chē)臒o(wú)線(xiàn)電廣播和無(wú)線(xiàn)電通訊業(yè)務(wù)的正常運行，并且對電磁環(huán)境造成污染。自此人們將電磁污染列人到汽車(chē)造成的三大污染源之一（排放、噪聲、電磁）。國際無(wú)線(xiàn)電組織開(kāi)始對這種高能量脈沖形式的干擾源進(jìn)行研究并提出了測量方法和限制要求。目前，這種電磁污染的控制要求已被列入到世界各國的技術(shù)法規中。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)規范，市場(chǎng)上運行的汽車(chē)基本實(shí)現了點(diǎn)火脈沖電磁噪聲的有效控制。

　　但隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，汽車(chē)電子電器設備的大量應用，汽車(chē)電磁干擾的特點(diǎn)及其產(chǎn)生的影響也有了巨大的變化。汽車(chē)產(chǎn)生電磁干擾的源，不單純是點(diǎn)火系統，大量應用于車(chē)輛上的各種電子電器設備也同樣產(chǎn)生電磁干擾。

　　車(chē)輛產(chǎn)生的電磁干擾不但對車(chē)輛外界的無(wú)線(xiàn)電設備造成影響，而且也會(huì )對車(chē)輛內部的各種電子部件造成不良影響。早期人們普遍關(guān)心的是車(chē)輛電磁干擾對電磁環(huán)境的重大影響，隨著(zhù)有效的治理，這種影響已經(jīng)得到了控制。近些年，汽車(chē)出現了許多由于車(chē)輛內部電磁干擾對車(chē)輛的正常運行及安全性和可靠性等產(chǎn)生重大影響的現象，引起了人們的特別關(guān)注。目前，人們開(kāi)始研究車(chē)輛內部電磁干擾的產(chǎn)生和影響及其控制技術(shù)。

　　一、汽車(chē)內電磁干擾現象

　　汽車(chē)產(chǎn)生電磁干擾的源有：高壓點(diǎn)火系統；各種感性負載（如電機類(lèi)電器部件）；各種開(kāi)關(guān)類(lèi)部件（如閃光繼電器）；各種電子控制單元ECU；甚至各種燈具，無(wú)線(xiàn)電設備等。這些部件產(chǎn)生的干擾會(huì )在汽車(chē)內部造成相互影響。下面列舉一些實(shí)際發(fā)生的現象。

　　現象1：某種中高檔次轎車(chē)，具有高性能ABS系統。樣車(chē)在一次實(shí)況測試中遇到了雨天，啟動(dòng)雨刮器，在某一車(chē)速運行時(shí)，ABS突然失去了作用。

　　現象2：國內生產(chǎn)的某一型號微型汽車(chē)，其發(fā)電機調節器經(jīng)常出現易被擊穿損壞現象。經(jīng)查，當雨刮器工作時(shí)，這種損壞現象就容易發(fā)生。

　　分析上述兩個(gè)實(shí)例，造成這種現象的主要原因是雨刮器。雨刮器驅動(dòng)電機作為感性負載，在切斷電源時(shí)會(huì )產(chǎn)生反向電流并通過(guò)電源線(xiàn)傳輸到供電系統中，從而在電源系統中產(chǎn)生干擾脈沖，一些電子部件在這種干擾脈沖條件下，不能正常工作，甚至導致?lián)p壞。

　　現象3：一種國內開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊，在汽車(chē)整車(chē)裝配線(xiàn)上突然引爆。經(jīng)對該安全氣囊的電子引爆控制器進(jìn)行試驗檢查，發(fā)現其不能承受較強的環(huán)境輻射電磁場(chǎng)，當有靜電放電發(fā)生時(shí)，會(huì )有誤動(dòng)作。