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关于汽车高压线束应对电磁干扰的方法解析

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第2570期


随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品所包含的一些部分,比如电磁兼容。随着汽车电控技术的不断发展,汽车电子设备数量大大增加,工作频率逐渐提高,功率逐渐增大,使得汽车工作环境中充斥着电磁波,导致电磁干扰问题日益突出,轻则影响电子设备的正常工作,重则损坏相应的电器元件。

因此,汽车电子设备的电磁兼容性(EMC)性能受到越来越多的关注,并且迫切需要电磁改进技术在汽车子设备中的广泛应用。汽车高压线束散布在整个车辆环境中,并且是车辆内部电磁干扰的主要来源,并且它们本身经常遭受电磁抗干扰。因此,如何处理汽车高压线束的电磁干扰尤为重要。


什么是EMC?

EMC是ElectroMagneTIcCompaTIbility的缩写。电磁兼容性是研究各种电气设备(包括广义上的生物)在有限的空间,时间和频谱资源的条件下并存而不会引起退化的共存主题。一般而言,我们对EMC的期望是减少对其他电子组件的干扰,同时又能够抵抗相当大的外部干扰。简而言之,EMC包括两个关键因素:电磁干扰和电磁敏感性

EMI:电磁干扰。电磁干扰测试是在正常工作条件下测量设备产生和发射的电磁波信号的大小,以反映对周围电子设备的干扰强度。EMI是主动的,即对外界的干扰。电磁干扰主要包括辐射发射和传导发射。

EMS:电磁敏感性(ElectroMagneTIcSusceptibility)。电磁敏感性测试是测量被测设备对电磁干扰的抗干扰能力。EMS是无源的,也就是说,它可以抵抗外部干扰。


零部件的电磁兼容性是整个车辆电磁兼容性的基础和前提。新能源汽车中使用的零部件不仅应满足零部件的电磁兼容性要求,而且在整车电磁兼容性出现问题时,零部件供应商也有义务支持和执行相关整改。理论和实践证明,任何电磁干扰都必须满足三个条件:干扰源,传播干扰的方式以及敏感设备。

在整辆车的范围内,首先要确保零件的EMC性能符合标准要求。新能源汽车的汽车级屏蔽设计的重点应该是高压系统的布局,屏蔽设计以及CAN通信网络的抗干扰处理。因此,我们应该这样做以提高EMC的性能:尽可能降低干扰的强度,尽可能提高抗干扰能力,并适当地应用屏蔽设计。


首先,应布置高压线束,使低功率敏感电路靠近信号源,大功率干扰电路靠近负载。尽可能将低功率电路与大功率电路分开,以减少线束之间的感应干扰和辐射干扰。优化了整个车辆的电磁辐射回路,同时利用车身形成了封闭的屏蔽舱。第二是减少线束受到干扰的面积:线束的设计应具有最小的长度,最小的阻抗和最小的环路面积。最好使用环路面积较小的电源方法,例如双绞线。增加设备到干扰源的距离:在干扰设备的布局保持不变的情况下,修改敏感组件的安装位置以增加到干扰源的距离。

增加线束过滤:对于更长的线束,为了减少传导和辐射干扰,应在线束中添加过滤器。插入合适的铁氧体磁环更为方便。改善设备的接地:良好的接地布置和改进的接地线键合可以降低高频阻抗。汽车电子设备的接地主要连接到最近的车身和线束屏蔽层。

同时,屏蔽高压电缆和连接器也是减少不必要的电磁干扰的一种经济有效的方法。一系列标准实验结果表明:屏蔽电缆和连接器可以有效地减少100kHz至200MHz频率范围内的不必要干扰。目前,所有的家用车辆都使用高压屏蔽线,国外的车辆也使用屏蔽网覆盖高压线的外部,以实现屏蔽连接。


为了避免高压线束传输强电电流时产生电磁干扰,导致低压线束对控制单元供电及信号传输受到电磁干扰的风险,一般采用高压线束与低压线束分开设计,距离保证在200-300mm左右。在研究设计过程中,一定会有这样或着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

来源:电磁兼容之家
MAGNET电源电路电磁兼容汽车电子新能源通信理论控制电气
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首次发布时间:2025-01-16
最近编辑:2小时前
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电路图电子信号缩写(记得收藏)

第2539期大家在看电路原理图的时候,或多或少都会看见许多用英文标注的一些缩写词。本文摘抄一些经典常见的缩写,供大家参考学习。01常用控制接口EN:Enable,使能。使芯片能够工作。要用的时候,就打开EN脚,不用的时候就关闭。有些芯片是高电平使能,有些是低电平使能,要看元器件的数据手册才知。CS:Chip Select,片选。芯片的选择。通常用于发数据的时候选择哪个芯片接收。例如一根SPI总线可以挂载多个设备,DDR总线上也会挂载多颗DDR内存芯片,此时就需要CS来控制把数据发给哪个设备,一般为低电平有效,也就是/CS表示。RST:Reset,重启。有些时候简称为R或者全称RESET。也有些时候标注RST_N,表示Reset信号是拉低生效。INT:Interrupt,中断。中断的意思,就像你正睡觉的时候有人把你摇醒了,或者你正看电影的时候女朋友来了个电话,在处理器中非常常用的一个功能,与“查询”功能相对应。PD:Power Down,断电。断电不一定非要把芯片的外部供电给断掉,如果芯片自带PD脚,直接拉一下PD脚,也相当于断电了。摄像头上会用到这根线,因为一般的摄像头有3组供电,要控制三个电源直接断电,不如直接操作PD脚来的简单。(在USB Type-C接口中有一个Power Delivery也叫PD,跟这个完全不一样,不要看错了。)CLK:Clock,时钟。时钟线容易干扰别人也容易被别人干扰,Layout的时候需要保护好。对于数字传输总线的时钟,一般都标称为xxx_xCLK,如SPI_CLK、SDIO_CLK、I2S_MCLK(Main Clock)等。对于系统时钟,往往会用标注频率。如SYS_26M、32K等。标了数字而不标CLK三个字,也是无所谓的,因为只有时钟才会这么标。CTRL:control,控制。写CONTROL太长了,所以都简写为CTRL,或者有时候用CMD(Command)。SW:Switch,开关。信号线开关、按键开关等都可以用SW。PWM:脉宽调制,通过在一根输出信号线上输出不同占空比的脉冲信号达到传递能量/信息的目的,比如可以控制电机的转速、加一个RC构成DAC电路、开关稳压控制器中也常通过PWM来达到稳压的目的。REF:Reference,参考。例如I_REF,V_REF等。参考电流、参考电压,常用在稳压电路、ADC、DAC中。FB:Feedback,反馈。升压、降压电路上都会有反馈信号,意义和Reference是类似的,芯片根据外部采集来的电压高低,动态调整输出。外部电压偏低了,就加大输出,外部电压偏高了,就减小输出。A/D:Analog/Digital,模拟和数字的。如DBB=Digital Baseband,AGNG=Analog Ground。D/DATA:数据。I2C上叫做SDA(Serial DATA),SPI上叫做SPI_DI、SPI_DO(Data In,Data Out),DDR数据线上叫做D0,D1,D32等。A/Address:地址线。用法同数据线。主要用在DDR等地址和数据分开的传输接口上。其他的接口,慢的像I2C、SPI,快的像MIPI、RJ45等,都是地址和数据放在一组线上传输的,就没有地址线了。02常用方向的标识TX/RX:Transmit,Receive,发送和接收。这个概念用在串口(UART)上是最多的,一根线负责发送,一根线负责接收。这里要特别注意,一台设备的发送,对应另一台设备就是接收,TX要接到RX上去。如果TX接TX,两个都发送,就收不到数据了。为了防止出错,可以标注为:UART1_MRST、UART1_MTSR。Master RX Slave TX的意思。Master就是主控芯片,Slave就是从设备。TX、RX很容易标错的,尤其是原理图有几十页的情况下。P/N:Positive、Negative,正和负。用于差分信号线。现在除了DDR和SDIO之外,其他很少有并行数据传输接口了。USB、LAN、MIPI的LCD和Camera、SATA等等,高速数据总线几乎都变成了串行传输数据了。串行信号线速度很高,随便就上GHz,电压很低只有几百毫伏,因此很容易被 干扰,要做成差分信号,即用两根线传一个数据,一个传正的一个传负的。传到另外一边,数据相减,干扰信号被减掉,数据信号负负得正被加倍。对于RESET_N这样的信号来讲,只起到重点标注的作用,表示这个RESET信号是拉低才生效的。大部分设备都是低有效的RESET,偶尔会有一些设备拉高RESET。L/R:Left、Right。通常用于音频线,区分左右。有些时候如喇叭的信号是通过差分来传输的,就是SPK_L_N、SPK_L_P这样的标识。如下图,某2.1声道智能音箱音频输出(喇叭连接器端)。TAS5751是音频功放,HF是高频High frequency(2.1音响有专门的低频输出)。P和N用 和-代替。03常用设备缩写BB:Baseband,基带处理器。十几年前的的手机芯片只有通信功能,没有这么强大的AP(跑系统的CPU),手机里的主芯片都叫做Baseband基带芯片。后来手机性能强大了,还是有很多老工程师习惯把主芯片叫做BB,而不是叫CPU。P(GPIO):很多小芯片。例如单片机,接口通用化比较高,大部分都是GPIO口,做什么用都行,就不在管脚上标那么清楚了,直接用P1,P2,P1_3这样的方式来标明。P多少就是第多少个GPIO。P1_3就是第1组的第3个GPIO。(不同组的GPIO可能电压域不一样)BAT:Battery,电池。所有的电池电压都可以叫做VBAT。CHG:Charge,充电。CAM:Camera,摄像头。LCD:显示器。TP:Touch Panel,触摸屏。(注意不要和Test Point测试点搞混了)DC:Direct Current,直流电。用在设备上通常用作外部直流输入接口,而不是指供电方式或者供电电压什么的。例如VCC_DC_IN的含义,就是外部DC接口供电。来源:电磁兼容之家

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