抑制汽车电磁干扰是汽车使用时需要努力解决的问题,汽车在运动中的电磁干扰是对接收设备的最主要干扰形式,通常电磁干扰对接收设备的影响流程如图1所示。
(1)汽车电磁干扰的影响及危害随着汽车电子化程度不断提高,电磁干扰的影响也越来越严重,汽车本身产生的电磁干扰频率范围较宽,为0. 15~1000MHz,辐射范围为周围数百米远,而移动通信的频率恰好在此频率范围内。因此,汽车电磁干扰能够影响车内及其附近的移动通信和其他无线电装置,使其无法正常工作。
(2)汽车电磁干扰的产生为了抑制干扰,首先应对干扰源进行分析。汽车电磁干扰主要来源于汽车电气设备,它以传导和辐射的形式向车内外传播,主要干扰源有电路网络干扰、电磁辐射干扰、静电放电等形式。
①电路网络干扰,主要来源于汽车本身的电气设备。由于各种电压高低不同、电流大小不等的导线捆扎在一起,加之线路走向不合适或敏感部件的电路设计不合理等,这些都将产生干扰脉冲信号。这些信号均可在网络周围以电磁波的形式传播,干扰附近无线电接收设备的正常接收。
②电磁辐射干扰,是由电路断开或接通产生电压或电流的突变(脉冲)而造成的干扰,尤其是电感性和电容性负载在开关(触点)开闭的瞬间电压较高,辐射频率快。此类干扰不仅影响车载无线电接收设备,而且对车上电气设备也有一定危害。造成此类干扰的情况通常有以下三种。
a.电感负载过电压:电感性负载(如发电机、点火线圈、电磁继电器、电动机、电喇叭等)在电路突然断开时,产生自感电动势,形成电磁干扰脉冲,造成电感过电压,同时可能引起电子元器件的损坏。
b.激磁衰减过电压:当点火开关断开时,点火停止,发动机熄火,激磁绕组与蓄电池脱离连接,但与其他负载有电的联系,这一瞬间激磁绕组上亦产生自感电动势,不仅产生电磁干扰,同时会冲击仪表电路,造成元器件的损坏。
c.互祸式过电压:互祸式过电压是由于汽车电气线路较长、无屏蔽的配线及搭铁阻抗在汽车电气系统内产生磁感应藕合、电容性藕合和传导性祸合,这些藕合若发生在多点搭铁产生的电路电位差处,则藕合产生的瞬变电压可高达200V,其结果将带来与电感负载过电压同样的危害;另外,在电路通断瞬间,断电器触点之间、分火头和分电器盖上电极之间、火花塞间隙之间、发电机电刷和整流子之间都会产生火花和电弧,而电火花和电弧都是发射高频电磁波的干扰源。
(3)汽车电磁干扰的抑制方法
①抑制汽车电路网络干扰。汽车电气设备的连接导线应尽量缩短,并避免互相平行、靠近。合理布置导线是抑制电路网络干扰的有效途径。
a.对干扰敏感部件的供电采用独立电源分列用线,并在其输入端加抗干扰衰减滤波器。
b.合理布置地线,地线应避免构成闭合回路,采用一点接地法,将强弱信号和大小不同电流的地线分隔布置,防止干扰信号通过地线窜入各级,以降低电磁干扰和辐射。
c.增大电源滤波电容,加设RC去藕电路,以减少电路祸合。
②抑制汽车电磁辐射干扰。
a.加装R-C-D网络保护。在干扰源处采取有效的瞬态抑制措施,不仅可减小感性负载的电磁辐射,同时也保护和控制感性负载的触点。图2列出了感性负载的几种保护网络,它可以使电流中断时电感上产生的瞬态电压减小到最低值。
另外,在高频振荡电路中串入阻尼电阻,使高频振荡受到削弱,也可有效抑制电磁辐射的生成,如在调节器电池接线柱与搭铁接线柱之间并联0. 2~0. 8μF的电容,在水温表、机油压力表传感器触点间并联0. 1~0. 2μF的电容,在闪光器和喇叭的触点间并联大于0. 5μf的电容,可吸收火花能量减轻干扰。
b.采用金属屏蔽。凡是场的干扰都可以采用屏蔽的方法来抑制。在容易产生火花的电气装置处,如点火线圈、发电机、调节器和仪表及传感器等位置,用金属罩遮盖,将高频电流通过的导线用密织金属网或金属管罩屏蔽,并使之搭铁,可有效防治电磁波的辐射和传播。在移动通信接收频段内,一般选择铝材料进行电磁屏蔽,由于高频集肤效应,电磁屏蔽体无需做得很厚。
c.采用电子控制部件。利用电子控制,可降低触点电流。电喇叭工作时触点闭合电流为3A,当触点开闭时会产生电火花和噪声,如果设置一个三极管开关电路,取三极管的基极电流为触点电流,则触点闭合电流仅为几十毫安,从而减少了电火花,同时也消除了噪声。采用无触点点火装置或无分电器点火系统也可消除干扰源,降低电磁辐射。