庖丁解车:车窗系统的硬件开发之汽车抗干扰(四)

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  车抗干扰的问题由来以久,现在汽车微电子装备大量增加,半导体逻辑器件对于电磁干扰相当敏感,加之汽车线束同样有高场强频段的波长(SW),这些频段存在对车载电子系统造成强烈电磁干扰的隐患;车载电器低电压、大电流负载特性使其开/关过程中在供电线路上产生很多脉冲性干扰,进一步加剧了车载电器的恶劣电磁环境。为了保证这个网络的系统安全和可靠运行,车身通信网络必须具备良好的电磁兼容性(EMC)。

  

  汽车上的负载多种多样,既有小阻抗、大电流的阻性/感性负载,也有高频振荡信号源,它们不仅对外是潜在的干扰幅射源,也是对车载电器自身的干扰源;另外由于高机动性,汽车也可能会处于各种可以想象得到的从低频到高频的复杂电磁场中,由此产生的电磁干扰耦合也会影响汽车电子电器系统的正常运行。

  

  汽车上无线电干扰电压来自两个方面:车外干扰源和车内干扰源。例如:移动电话就是一个潜在的直接干扰源,如汽车车载电话可直接在汽车附近产生40V/m(伏/米)的场强,这个场强随着距离的增大有规律衰减汽车所受到的外部电磁干扰。除了这些电磁波幅射外,还受到诸如来自照明器具的弧光放电、振荡源以及其它电火花点火设备无意产生电磁干扰幅射的影响。汽车内部的自生干扰幅射干扰源主要是汽车中的各种瞬变电脉冲、分电器的触头之间和火花塞间隙之间的火花以及车轮与地面、车身与空气高速摩擦产生的静电放电。这些自身产生的干扰既可能对自身的汽车电子器件进行干扰也会通过电磁干扰幅射对环境中的其它电器造成干扰。

  

  供电线路上继电器或电机等感性负载的开关过程也能产生干扰汽车电系统正常运行的瞬变过电压,这些瞬变过电压可分为能量信号(ms范围)和高频的脉冲群(um范围)。当没有去扰措施时,这些干扰源的开路电压可达1kv。负载突变过电压可在交流发电机突然抛负载时产生,如当交流发电机处于额定负载下工作,突然与正在放电的蓄电池断开时,会产生严重的瞬变过电压。汽车行驶时,交流发电机与蓄电池突然断开,其瞬变过电压幅值可达75~125V,上升时间可持续100us,衰减时间可持续100~200ms。这种瞬变过电压对电子产品会产生相当大的电能冲击。汽车上的感性负载有点火线圈、电磁继电器、空调离含器、各种电机、电喇叭等会产生电感负载断开过电压,这种瞬变过电压的变化与负载的性质、大小以及线路阻抗有关,多以高幅值的负脉冲和随后的低幅值正脉冲出现,其最高峰值可达1300V,持续时间达300ms。

  这里只是简述几种干扰产生的原因,此外还有汽车电压变化造成的干扰等,总之汽车电子设备处于一个复杂的环境,电磁兼容性设计是一个不容忽视的问题。

  【庖丁解车】栏目,是二喵专门请的一众造车专家写的内容,很多东西相对比较晦涩难懂,专业性也较高,不过确是可以从另一方面帮助网友了解车子。本文是系列的第四章。