摘要:介绍整车线束搭铁的作用与分类,分析搭铁形式和搭铁布置原则,并对搭铁电压降和搭铁失效模式进行测试。
在整车线束中,仪表线束、机舱线束、座舱线束是搭铁线最为集中的地方。如:仪表线束中搭铁线或搭铁点设计不当,将导致搭铁线之间产生电位差,从而造成仪表指示发生偏差;多媒体线束中搭铁线或搭铁点设计不当,电磁骚扰问题就凸现出来。本文主要站在搭铁系统的角度,浅析整车搭铁点的测试及布置的合理性。
1 搭铁的作用及分类
搭铁线在汽车电路中起着重要的作用。总体来说:一是要形成良好的电气回路;二是要保证信号传递的完整性。
根据其功能和用途不同一般分为电源搭铁、保护搭铁、信号搭铁和屏蔽搭铁。
电源搭铁:指各用电器或负载工作时完成电流回路的搭铁,根据负载类型可分为感性负载搭铁、阻性负载搭铁。
保护搭铁:指用以实现精密用电器过压保护搭铁以及静电保护的搭铁。
信号搭铁:指各种电子电路的一个基准电位点,其作用是保证电路有一个统一的基准电位,不致于浮动而引起信号误差,有时也可以称作基准搭铁。根据信号的类型可分为模拟信号搭铁、数字信号搭铁。
屏蔽搭铁:指防止电磁感应而对视、音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外壳或屏蔽罩,是一种防护性措施。在所有搭铁中,屏蔽搭铁最复杂,因为屏蔽本身既可防外界干扰,又可能通过它对外界构成干扰。
在汽车搭铁设计中,一般又把搭铁广义的分为:干净搭铁和干扰搭铁。干净搭铁一般指信号搭铁,以及对干扰敏感,容易受外界干扰的搭铁;干扰搭铁一般指电机类、电感类、周期变化、大电流的搭铁,通常在做搭铁设计时要保证干净搭铁与干扰搭铁分开搭铁。
2 搭铁的形式及选择
2.1搭铁形式
汽车电器系统的搭铁形式可分为:单点串联搭铁、单点并联搭铁和多点搭铁。
1)单点串联搭铁指多个用电器的搭铁端像鱼骨一样依次接入同一个搭铁回路并最终集成一点搭铁。此形式易使各搭铁点电位产生偏差,并容易产生共阻抗祸合;由于电阻非常小且布线容易,所以在简单的搭铁系统中应用较多,如图1所示。
2)单点并联搭铁指多个用电器的搭铁端同时汇集到一个搭铁点组成一个搭铁回路。此形式中各电路的搭铁电位只与本电路的搭铁电流和搭铁线阻抗有关,各点间的电位差较平衡,可获得较好的低频搭铁,但这种连接方式需要很多根搭铁线,布线较繁杂,如图2所示。
3)多点搭铁指各用电器各自单独形成搭铁回路并单独与搭铁相连,这样就会存在多个搭铁点。此形式主要是让线束长度尽量短,以使引线电感最小化,减少射频电流返回路径的阻抗,如图3所示。
2.2 搭铁形式的选择
信号频率低于1 MHz的用电器的搭铁,优先选单点搭铁。
信号工作频率大于10 MHz时,搭铁线阻抗变得很大,此时应尽量降低搭铁线阻抗,应就近多点搭铁。
信号频率介于1 -10 MHz,只有最长搭铁引线小于波长的1/20时才采用单点搭铁,其余均需多点搭铁。
汽车电气系统中,除了遥控、收音机、TV等一些部件的晶振等存在高频信号;其余都是低频信号,所以在汽车搭铁设计中主要采用单点搭铁。而根据用电器种类、负载特性、线束的布置需求又将单点串联和单点并联组合起来使用,如图4所示。
毕竟车体并非理想的搭铁,所以一些敏感电路、敏感信号或有特殊要求的搭铁时常常把搭铁线直接接到蓄电池负极以保证搭铁线的可靠稳定。
此外,双绞线、屏蔽线搭铁,如处理不当会造成EMC相关问题。在实际接线过程中一般双绞线不进行二次搭铁,如图5、图6所示,屏蔽线一般要面搭铁而非点搭铁。