汽車電器電磁兼容性及電磁干擾的抑制
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自由空間中的導線電感每毫米約為0.04nH。如果電刷產生的噪聲頻率為50～100MHz，當電容連接的導線長度為100～150mm時，導線不計線間電容，則感抗XL=2πfL=3.77Ω；而0.1μF電容的容抗XC=1/（2πfC）=0.159Ω。若導線長度縮短為25mm，感抗僅為0.628Ω，濾波電容效果提高80％。濾波器件應直接由噪聲源搭鐵，使回路阻抗最小，有最佳濾波效果。必須注意，有交流分量的輸入端安裝電容一定要慎重，解決EMC問題的同時，不能引起過大的漏電流，超出安全規范的規定。
在電刷上連接一個10～25μH的電感，吸收電刷通過換向器間隙時流經電刷電流突變的能量，串聯在電路中的扼流圈和對搭鐵的旁路電容組合成低通濾波器，也能抑制傳導干擾。LC濾波器比單個電容有更寬的濾波帶寬，而干擾波形尖峰產生的輻射干擾的抑制通過屏蔽來實現。
同一設計的汽車電機電器產生的干擾，由于工藝等的差異在幅度和頻率上有很大的隨機性。有一個良好的搭鐵線，甚至將產生干擾的電器裝置限制在一塊公共搭鐵板上，就近接到車體或線束的屏蔽層搭鐵，才能保證濾波、屏蔽最有效。低頻電路的搭鐵，應盡量采用單點并聯搭鐵；高頻電路宜多點串聯搭鐵，搭鐵線短而粗，更有效抑制長搭鐵走線產生的共模干擾。輸入輸出元件盡量隔遠些，高頻元件間要防止分布參數造成相互干擾。
合理布線，合理規劃線束，使大功率干擾電路應盡可能緊靠負載，小功率敏感電路緊靠信號源，盡量分開大功率電路和小功率電路，減小線束間感應干擾和輻射干擾。經過濾波的電源線要盡量遠離各種信號線，以防高頻信號耦合到電源線，造成傳導發射超標。對較長的線束應在線束上增加濾波器，常用的方法是套上鐵氧體磁環，降低傳導和輻射干擾。用于抑制電磁干擾的磁環不同于一般用做電感的鐵氧體，它的品質因素Q值甚低，損耗較大。
濾波、屏蔽、優化布線和搭鐵是4項EMC最常規采用的有效措施。但汽車鋼制車體總是作為直流電源回到負極的電路，既作為搭鐵線，又是射頻阻抗較小的信號回流線。所以汽車電器還采用阻尼的方法來抑制輻射。發動機火花塞的中心電極對殼體通過絕緣介質構成電容，中心電極本身又具有電感，這樣就形成一個LC振蕩回路，火花塞的導線起著天線作用，以電磁波形式向空間發射，電刷與換向器、滑環間的火花，喇叭、燈開關，機械式調節器、傳感器的觸點開關，由于各自回路LC的差異，射頻干擾頻率范圍在0.15～1000MHz之間。點火裝置就是采用在高壓電路串入阻尼電阻有效削弱電火花產生的高頻振蕩，但過大的阻值會影響火花塞電極的能量，故一般不超過20kΩ。常采用直徑1mm的NiCrAl絲繞成，LCR并存，有良好的阻尼振蕩輻射作用。
干擾電波具有下述特性：當從發生源臨近的地方移開時先以距離3次方的速率衰減，稍遠些時，以距離二次方的速率衰減，最后隨距離線性衰減。
FCC第15部分規定30～88MHz的極限值為100μV/m。
在80MHz處，相距干擾源50cm的位置，測得輻射強度80μV/m，應為合格，當距離減小為30cm時，其輻射強度變為800μV/m，是極限值100μV/m的8倍，高出18.1dB。“保護距離”的概念，是指在某種條件下使用電器設備，仍可能會產生干擾。當今汽車設計中都有一個高度集成的微控制器MCU，它用來完成大量的計算并實現有關車輛運行的控制，包括發動機管理和制動控制。除MCU模塊自身滿足EMC規范外，必須使這類關鍵元器件在保護距離以內，達到優良的電磁兼容性能，免受其它電器電子設備干擾。
四、改善電磁兼容性的試驗研究
電磁兼容性的仿真計算僅能對電器的電磁性能進行初步粗略的估算，最終改善汽車電器的電磁兼容性須待試驗進行驗證。下面對2種汽車電器產品采用綜合改進措施前后的干擾波形圖進行對比。
刮水電動機是直流永磁蝸輪減速電動機，額定功率為60～100W，既是感性負載，又有電刷換向火花的存在，是一個大的干擾源。改善刮水電動機的EMI性能需要改進傳統的換向結構，并在刷握近處加濾波處理。圖4是改進前后的干擾波形圖。
用無刷直流電動機做刮水電動機，采用霍爾元件做位置傳感器，脈寬調制（PWM）變頻調速，在掃頻儀上可以看到3～18次的高次諧波干擾。
作為信號裝置的閃光器是典型觸點繼電器式的器件，觸點處于頻繁火花通斷工作。相連的線束上產生的傳導干擾，又引起較大的輻射干擾。改善EMC的措施是在線束上加套的鐵氧體磁環，和閃光器出線處連接的0.1μF電容構成低通濾波器，抑制了傳導干擾，射頻干擾也得到大幅度衰減（尤其是50～100MHz段）。圖5為12V/20A的閃光器改進前后干擾波形。
同一設計的汽車電機電器產生的EMI，由于元器件、布線工藝等的差異，干擾幅度和頻率上會有較大的隨機性。在定性的理論指導下，采取1～2項或綜合的改進措施，統一工藝規范，反復實驗總結，都能達到滿意的結果。
五、結語
我國對汽車電器電子設備電磁兼容性系統研究起步較晚，目前已日益受到重視，這對提高汽車產品出口競爭力至關重要。電磁兼容性出口的CE或FCC認證費用十分昂貴，提高認識，及時調整好各項參數，可以縮短認證周期，降低成本，使我國出口產品具有優秀的EMC品質，品質穩步提高。(end)
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