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          車載零部件與整車輻射發(fā)射的電磁兼容性分析

          作者: 時間:2009-02-09 來源:網(wǎng)絡 收藏

          摘要:伴隨越來越多的高科技汽車電子產(chǎn)品的開發(fā)與應用,汽車電子設備的問題受到了廣泛的關注。加上近幾年要求法規(guī)化、標準國際化,使得作為檢驗設備電磁兼容性最重要的手段-檢測工作“熱”了起來。本文根據(jù)檢測工作積累的經(jīng)驗,分析了汽車零部件與整車發(fā)射的關系,討論了車載電子系統(tǒng)主要干擾源對汽車整車電磁兼容結果的影響,論述了通過控制零部件發(fā)射來控制整車發(fā)射結果的方法,并提出控制輻射發(fā)射的措施。

          前言

          隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,國內許多汽車廠商開拓國外市場。伴隨著大量整車的出口,同時面臨通過電磁兼容性產(chǎn)品強制的問題。國內廠商往往不重視電磁兼容問題,隨便拿一輛整車就來測試,結果整車測試不滿足要求。導致回去整改的結果,即花費了資金又耽誤了寶貴的時間。汽車零部件測試與整車測試有著緊密的關系,如果能正確認識它們之間的關系并采取一定的技巧及措施,順利通過并非難事。

          1 零部件輻射發(fā)射測試對整車輻射發(fā)射測試產(chǎn)生的影響

          1.1 汽車的零部件測試與整車測試的關系

          大部分車輛出口都是以整車出口的行形式,電磁兼容性目擊主要是考察整車電磁兼容測試結果。整車測試主要包括兩方面內容,即輻射發(fā)射和輻射抗擾度。零部件測試位置及狀態(tài)的要求在這兩方面上與整車測試的要求略有不同??紤]到整車測試時,車體表面距離天線10米距離,安裝在車中的零部件距離天線超過10米,并且還有車體屏蔽的影響??梢哉f整車要求較零部件輻射發(fā)射限值要求略松;輻射抗擾度方面零部件要求嚴格于整車要求,同樣為30伏米場強,但整車測試距離更遠。零部件測試內容往往比整車測試項目豐富的多,包括瞬態(tài)傳導抗擾度、靜電放電、輻射抗擾度、傳導抗擾度、輻射發(fā)射、傳導發(fā)射以及特殊波形的干擾等。一些項目試驗多是模擬車上在特定狀態(tài)下容易出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象。例如:電源與感性負載斷開連接時所產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象、電流突然中斷引起的瞬態(tài)現(xiàn)象、直流電機充當發(fā)電機,點火開關斷開時的瞬態(tài)現(xiàn)象等。而整車測試只重點考察輻射發(fā)射和輻射抗擾度,并且整車測試時的車輛狀態(tài)較穩(wěn)定,一般不會出現(xiàn)上述特定的情況。所以從測試角度來說,零部件只要控制好輻射發(fā)射、做好輻射抗繞度的抑制就可以通過整車測試。

          1.2 零部件測試狀態(tài)的選擇對整車測試產(chǎn)生的影響

          在零部件電磁兼容性測試時,特別要注意要盡量模擬實車使用的測試狀態(tài)。如果測試時的狀態(tài)完全不同于實車測試狀態(tài),那么測得的數(shù)據(jù)是沒有說服力的。例如:在一次整車測試中出現(xiàn)窄帶測試結果超標現(xiàn)象,經(jīng)查證發(fā)現(xiàn)是車載收放機超標。由于收放機FM調頻振蕩器能量較大,混頻后形成干擾通過空間、線纜耦合的方式進入車載天線饋線,從天線端口輻射發(fā)射出來。解決辦法非常簡單,只需將振蕩器的輸出信號線屏蔽并接地就可以濾除干擾。在進行收放機零部件試驗時,通常通過同軸電纜連接至天線端口輸入音頻信號。同軸電纜屏蔽效果遠好于普通車載天線。所以振蕩器輻射的能量被屏蔽未被測到。試想如果在零部件試驗時,加做一個連接實車天線的測試狀態(tài)就會發(fā)現(xiàn)了這個問題。經(jīng)過整改后,整車試驗就可以順利通過。

          1.3 零部件測試的模擬負載對整車測試的影響

          車上所有零部件電磁兼容測試都通過,進行整車試驗仍出現(xiàn)輻射超標現(xiàn)象。經(jīng)查證發(fā)現(xiàn)是一些負載造成的,負載工作時會產(chǎn)生一定波形的信號,在傳輸線纜較長的情況下,就會造成輻射發(fā)射。在進行零部件電磁兼容測試時,需要使用實車線纜和傳感器,保證產(chǎn)生的信號與車上實際的狀態(tài)一致,否則不能真正反映出問題。例如:組合儀表測試中需要傳感器提供方波信號驅動儀表工作。如果通過信號源提供的方波信號上升沿太陡就會產(chǎn)生嚴重的輻射干擾。在進行組合儀表的測試中,往往通過連接阻性負載來模擬信號,測試結果滿足要求。顯然試驗中負載模擬的信號與實車信號不符。在實車狀態(tài)下,傳感器提供的方波信號有可能導致整車輻射發(fā)射測試超標。如果在部件試驗中發(fā)現(xiàn)此類問題,對信號波形進行處理,就會避免整車超標的發(fā)生。

          2 影響整車測試結果的干擾源

          汽車中的電器設備產(chǎn)生的電磁干擾是由于,汽車上使用的電子產(chǎn)品中有許多導線、線圈和帶有觸點的電器。它們都具有不同的電容和電感,而任何一個具有電感和電容的閉合回路都會形成振蕩回路。當電器設備工作產(chǎn)生火花時,就會產(chǎn)生高頻振蕩并以電磁波形式發(fā)射到空中,對輻射發(fā)射測試結果產(chǎn)生影響。

          測試分為寬、窄帶測試狀態(tài)。在窄帶測試中的干擾源主要是車載ECU、總線控制器、排放控制器等電控系統(tǒng)中微處理器的主頻及其高次諧波帶來的窄帶輻射干擾(圖1)。在寬帶測試中干擾源主要是發(fā)動機的點火系統(tǒng),其干擾來自點火系統(tǒng)次級電壓的高頻振蕩。其次,在發(fā)電機負載電流突變和整流時也會產(chǎn)生電磁波。傳統(tǒng)電器起動機、發(fā)電機、轉向閃光器、雨刮器電機、儀表系統(tǒng)、風扇中的直流有刷電機、繼電器也都會產(chǎn)生寬帶輻射干擾

          這些干擾電磁波具有脈沖特性且頻帶較寬,其頻率一般在0.15~1000MHz之間。汽車電器產(chǎn)生的干擾電磁波會通過汽車導線直接輸入無線電設備和電子設備內部的,或者通過天線(如點火系高壓線、設備中較長的線纜、芯片管腳)輸入無線電設備內部。同時,這些干擾會耦合在天線芯線上,從天線(如接收廣播的天線)輻射出去,造成輻射干擾。

          3、控制整車輻射發(fā)射的基本措施

          減小整車輻射發(fā)射最好的方法是消除干擾源,還可以采取措施將干擾信號屏蔽、濾波,堵住干擾傳播途徑。下面介紹幾種抑制電磁干擾的基本技術。

          3.1、并聯(lián)電容

          在可能產(chǎn)生火花的開關或觸點處并聯(lián)電容,如在水溫表和機油壓力表的傳感器觸點間并聯(lián)0.2μF的電容;在閃光繼電器的觸點處并聯(lián)0.5μF電容等。

          3.2、 金屬屏蔽

          發(fā)電機、起動機、火花塞等電器設備產(chǎn)生的火花,都能產(chǎn)生電磁波。屏蔽是抑制電磁波干擾的有效方法。為了有效發(fā)揮屏蔽體的屏蔽作用,還應注意屏蔽體的有效搭鐵。汽車電器中的有較大輻射的導線可以用密織的金屬網(wǎng)或金屬導管套起來,并將其搭鐵。

          3.3、 濾波器

          濾波器主要抑制通過電路通路直接進出的干擾,提高信噪比。它是應用最普遍的抑制輻射發(fā)射方法。

          3.4、 在不影響數(shù)據(jù)正確性的基礎上減小信號幅值

          即降低信噪比,對于過強的傳感器信號(如溫度信號、通訊信號等),采用調節(jié)衰減,減小信號幅度的方式減小輻射的干擾。

          3.5、 盡量采用雙絞線

          信號的往復兩條線的電性能(包括阻抗,分布電容等)相等時建議將兩條線雙絞。在汽車電路中,檢測信號的輸入、控制信號的輸出,特別是在時序信號傳輸中,采用雙絞線有利于減小輻射發(fā)射。

          4、結束語

          本文圍繞著汽車電子設備輻射發(fā)射的電磁兼容性問題,從零部件和整車測試兩個方面,分析了零部件與整車之間的關系以及零部件測試中影響整車測試結果的因素。闡述了整車中主要影響輻射發(fā)射測試結果的干擾源,并提出了一些控制輻射發(fā)射的措施。本文的分析,對試驗委托方正確認識整車試驗有一定的參考價值。能幫助測試人員提高對輻射發(fā)射試驗的理解。



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