12.汽車(chē) EMI 屏蔽：使用適當(dāng)?shù)?EMI 抑制方法控制汽車(chē)電子輻射和敏感性，第一部分

隨著技術(shù)的進(jìn)步，在汽車(chē)中安裝大量電氣和電子系統(tǒng)的需求急劇增加。僅舉幾例，這些系統(tǒng)包括控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (CAN)、安全系統(tǒng)、通信、移動(dòng)媒體、信息娛樂(lè)系統(tǒng)，包括無(wú)線耳機(jī)、直流電機(jī)和控制器。由于汽車(chē)設(shè)計(jì)涉及的尺寸和重量限制，這些系統(tǒng)的物理尺寸大大減小。這些系統(tǒng)可能很小，但這并不一定意味著它們的電磁輻射也很小。

隨著電子系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，布線系統(tǒng)成為制造過(guò)程中的主要成本。事實(shí)證明，它們也是一個(gè)主要的失敗點(diǎn)。當(dāng)前的趨勢(shì)是使盡可能多的系統(tǒng)無(wú)線化，通過(guò)消除布線來(lái)降低制造成本并提高系統(tǒng)的可靠性。

將大量電氣和電子系統(tǒng)放置在一個(gè)非常狹窄的空間中會(huì)產(chǎn)生防止這些系統(tǒng)的電磁干擾 (EMI) 通過(guò)輻射和傳導(dǎo)發(fā)射(有時(shí)稱(chēng)為串?dāng)_)相互干擾的問(wèn)題。如果控制不當(dāng)，干擾會(huì)導(dǎo)致各個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，甚至失效。隨著大多數(shù)系統(tǒng)現(xiàn)在完全電子化，控制 EMI 的需求比以往任何時(shí)候都更加重要。

本文討論了汽車(chē)上的各種電子系統(tǒng)，并解決了通過(guò) EMI 屏蔽和鐵氧體解決方案相互控制和抑制其 EMI 潛力的需求。

什么是電磁干擾?

EMI 是一個(gè)過(guò)程，通過(guò)該過(guò)程，破壞性電磁能量通過(guò)輻射或傳導(dǎo)路徑或兩者從一個(gè)電子設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電子設(shè)備。在汽車(chē)電子系統(tǒng)中，EMI 會(huì)對(duì)內(nèi)部集成電路的性能以及附近的其他電子元件的性能產(chǎn)生不利影響。

大多數(shù) EMI 噪聲都有根本原因。在數(shù)字系統(tǒng)中，會(huì)生成時(shí)鐘脈沖來(lái)操作邏輯。隨著這些時(shí)鐘脈沖的發(fā)展(通常為方波)，它們具有給定的上升時(shí)間。隨著上升時(shí)間變短，上升時(shí)間傾向于在前沿產(chǎn)生寬帶能量脈沖。這通常稱(chēng)為過(guò)沖和振鈴。過(guò)沖和振鈴中存在的能量是產(chǎn)生其他更高頻率(稱(chēng)為諧波)的基礎(chǔ)。這些更高的頻率是時(shí)鐘頻率的倍數(shù)。奇數(shù)和偶數(shù)倍數(shù)(諧波)都存在。在大多數(shù)情況下，奇次諧波(在所需或基本時(shí)鐘頻率的 3、5、7 和 9 倍等處觀察到)會(huì)產(chǎn)生大部分 EMI 噪聲問(wèn)題。然而，偶數(shù)諧波確實(shí)存在，絕不能忽視。

另一個(gè) EMI 問(wèn)題涉及故意發(fā)射器，例如移動(dòng)電話、藍(lán)牙設(shè)備，甚至商業(yè)廣播信號(hào)。當(dāng)車(chē)輛靠近發(fā)射天線時(shí)，這些外部源的 EMI 會(huì)干擾車(chē)輛的電子系統(tǒng)?？傊?，新的汽車(chē)電磁環(huán)境是一個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)境，涉及很多內(nèi)外部因素。

車(chē)輛內(nèi)部的 EMI 源和潛在受體

EMI 問(wèn)題可以表現(xiàn)為簡(jiǎn)單的麻煩，例如無(wú)線電中的靜電?；蛘咚鼈兛赡軙?huì)造成危險(xiǎn)的問(wèn)題，例如車(chē)輛失去控制。必須特別注意“關(guān)鍵任務(wù)”系統(tǒng);尤其是那些涉及車(chē)輛控制和安全的。其中一些內(nèi)部系統(tǒng)包括：

· 防撞雷達(dá)

· 控制臺(tái)應(yīng)用程序

· 導(dǎo)航-無(wú)線電組合

· 動(dòng)力轉(zhuǎn)向模塊

· 信息娛樂(lè)主機(jī)

· 安全氣囊充氣機(jī)

· ECU等模塊連接器

· 胎壓監(jiān)測(cè)

· CAN總線

· 直流電機(jī)

· 點(diǎn)火系統(tǒng)

· 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊

· 電子制動(dòng)系統(tǒng)

· 燃油控制系統(tǒng)

· 自適應(yīng)巡航控制

車(chē)輛外部的 EMI 源

· 汽車(chē)和其他運(yùn)輸電子產(chǎn)品可能會(huì)受到惡劣的外部 EMI 環(huán)境的影響。當(dāng)然，不可能控制來(lái)自外部源的輻射，因?yàn)?EMI 可能由電源瞬變、射頻干擾、靜電放電以及電源線電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生。

· 因此，設(shè)計(jì)人員必須提供對(duì)這些威脅的免疫力。包括濾波、接地和屏蔽在內(nèi)的適當(dāng) EMI 設(shè)計(jì)至關(guān)重要。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程的開(kāi)始階段沒(méi)有考慮 EMI，那么以后處理它會(huì)變得更加困難和昂貴。EMI 的一些外部來(lái)源包括：

· · 車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟器

· 遠(yuǎn)程進(jìn)入

· 手機(jī)

· 藍(lán)牙設(shè)備

· 帶 Wi-Fi 的 MP3 播放器

· 帶 Wi-Fi 的游戲系統(tǒng)

· 第三方導(dǎo)航

· 大功率發(fā)射器，例如電視和無(wú)線電塔

由于運(yùn)輸車(chē)輛幾乎可以去任何地方，因此必須假設(shè)最壞的情況。此外，車(chē)載電子設(shè)備的設(shè)計(jì)必須以盡可能低的成本實(shí)現(xiàn)極高的可靠性。所有這些問(wèn)題都必須通過(guò)最佳的電磁兼容性 (EMC) 設(shè)計(jì)和正確的 EMI 屏蔽材料選擇來(lái)克服。