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汽车行驶记录仪的抗干扰设计

2011-01-17 15:47
雷本祖
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  中心议题:

  汽车电器的电磁兼容设计

  汽车行驶记录仪的抗干扰设计

  线路板设计需注意的抗干扰问题

  解决方案:

  汽车行驶记录仪的硬件结构

  电源部分的抗干扰设计

  汽车上的干扰源

  汽车电系上的负载多种多样,既有小阻抗、大电流的阻性感性负载,也有小电流、高电压的脉冲发生装置,还有高频振荡信号源,它们不仅对外是潜在的干扰发射源,也是对车载电子产品的干扰源。另外,由于高机动性,汽车也可能会处于各种可以想像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气系统的正常运行。汽车电系内的电压可以归纳为以下几类:正常工作电压、异常稳态电压、无线电干扰电压、瞬变过电压和静电放电。

  汽车电器的电磁兼容设计

  汽车电器的电磁兼容环境应是一个设备共存、互不干扰的环境,这就要求系统具备良好的EMI和EMS特性。造成电器功能降级或失效的电磁干扰的发生必须同时具备3个要素:干扰源、干扰耦合通路以及敏感设备。抑制干扰源、阻断耦合以及提高敏感设备的抗扰阈值是解决电磁兼容问题的根本措施。

  1电磁干扰的传输和传输途径

  电磁干扰的发生必然存在干扰能量的传播和传播通道。干扰的传输有两种基本方式:传导和辐射。辐射耦合细分为:天线对天线耦合、场对线耦合和线对线耦合。针对干扰的传播和耦合途径,在汽车电器工程实践中要采取如下的系统方法来改善EMC特性:滤波、屏蔽、搭铁和布线。

  2干扰源和敏感设备的电磁兼容设计

  在方案已定的功能电路中,检验电磁兼容指标是否满足要求;此时如不满足要求,则可通过参数修改来达到指标,如调整数字化控制器的工作频率、圆整脉冲的上升率或重新选择元件等。其次进行防护设计,包括滤波、屏蔽、搭铁与搭接设计,甚至采用时空隔离和频率回避等改进措施。最后是做布局调整性设计,包括对总体布局的检验、屏蔽体缝隙的检验、组件和印制板布局检验等。电路和分系统的电磁兼容设计包括如下的步骤:元件选择、电路选择、滤波技术应用、搭铁设计、屏蔽设计、电路布局和系统布局规划。

  

  图1汽车行驶记录仪硬件结构原理图

  3ESD防护设计

  为了消除静电放电的危害,可采取的措施有:建立完善的屏蔽结构,通过搭铁的金属壳将静电荷释放到地;内部电路与金属壳的连接应采用一点搭铁;增加诸如硅瞬变电压吸收二极管(STVS)之类的快速保护元件,将高压电荷泄放到地;印制电路板设计中增加保护环带,将人手拔插线路板的电荷通过最短的路径泄放到地。

  

  图2开关电源电路

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