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车载娱乐系统的电磁兼容性整改
来源:汽车电器  作者:佚名  2015-12-31 09:04:39



    该磁珠在100 MHz时阻抗为1 800Ω,对高频信号有很强的衰减能力,其等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路,对快速变化信号有延缓作用。
    整改措施应用后,整体辐射水平下降超过10dB,除450 MHz外,均能满足class 5等级要求,措施有效。
    除上述滤波措施外,针对CD基板上主频33 MHz晶振的倍频对外造成的辐射,研究其搭铁方式后发现,其搭铁仅靠PIN脚通过排线与主板地连接,搭铁回路远,效果差。因此修改该主机结构,在SD主板外侧的结构件上直接做下沉式凹槽(图5),通过该凹槽使SD基板地直接与机壳连接,同时更换带有屏蔽层的排线。完成上述修改后重新测试,该晶振倍频点辐射均下降超过10 dB,效果良好。

    通过上述滤波手段(增加搭铁电容、应用磁珠),搭铁手段(更改外壳搭铁结构)和屏蔽手段(更换带有屏蔽层的),综合改善了整机辐射骚扰性能。本文列出重要的整改措施的思路,为实施整机整改和后续开发提供参考。

    2.2 辐射抗扰失效分析整改
    分析R1测试的失效现象,FM模式下扬声器在1.3~1.5 GHz无输出,初步判断为收音机高频头受到了干扰,导致其不能正常工作。事实上为防止高频头受到干扰,在设计上已经应用了屏蔽罩,需要分析屏蔽罩未能达到效果的原因。
    针对主机内部元器件的屏蔽罩目的是用于切断骚扰通过空间传播的途径。但实际上主机外壳上或者屏蔽罩与基板之间总是存在各式各样的孔和缝隙,例如通风孔、进出线孔、面板器件安装孔、连接缝隙等,这些孔、缝都可能造成电磁波的严重泄漏。因此在设计中应遵循下面的经验公式:商用设备机壳孔缝直径d<A/20,即缝隙的大小应小于相应波长的1/20,否则会有泄露的风险。为提高机壳屏蔽效能,在接缝处可使用导电衬垫,大缝隙可增加连接点。测量已经应用的屏蔽罩,其外围边长约20 mm,而搭铁点仅有四角的4个,其缝隙的尺寸约20 mm,根据失效频率1.5 GHz,我们计算是否满足泄露要求。
    波长与频率的关系,可以简化为以下的公式:A=300/f,式中λ单位为m, f单位为MHz 。
    由上式知,当f为1.5 GHz时,对应的波长为0.2 m,为防止电磁波泄露,根据开孔的尺寸应小于影响波长的最小1/20的经验值,即要小于 10 mm。而实际的缝隙为20 mm,显然,缝隙过大,因此需增加搭铁点数量以缩小缝隙尺寸。如图6所示,粗线圈为新增的6个连接点,连接点增加后,缝隙大小降为约6.7 mm,符合小于10 mm的要求。

    按照上述方案修改屏蔽罩搭铁数量后,重新进行试验验证,RI测试未发生输出中断的情况,高频头抗扰能力得到提高。
    至此,RI失效的原因已经明确,测试中1.3~1.5GHz的干扰频率与主机高频头模块VC0的振荡频率接近,由于屏蔽罩缝隙过大,干扰波通过屏蔽罩的缝隙进入,干扰到了高频头的正常工作。降低屏蔽罩缝隙长度后,高频干扰无法进入,问题得到解决。

    2.3 大电流注人失效分析整改
    大电流注人测试中,USB模式下发生播放暂停J清况。分析可能暂停播放的原因,其一是USB模块供电受到干扰,导致供电不正常而不能工作。其二是U盘本身受到干扰而不能工作。针对上述可能的原因,采取以下措施进行解决。
    1)对基板和USB电源,增加1000 pF搭铁电容,提高其稳定性。
    2)修改屏蔽线搭铁连接,将端子直接压接在屏蔽层外侧以增强搭铁效果。
    拆解USB数据线端子发现,其端子外壳与屏蔽层连接仅靠线端引出的一根导线连接,为明显的“猪尾巴”效应,搭铁效果差。为改善连接方式,直接将压接端子压接在屏蔽层上(图7),保证其电连续性。

    3) USB线束靠近U盘端增加钳位滤波器。
    为防止U盘受到共模干扰,在靠近U盘处增加磁环,铁氧体磁环在高频时呈现电阻性,能消耗高频共模骚扰的能量,实际上是一种吸收式的低通滤波器。由于共模骚扰电流在连接线上是有一定分布的,因此铁氧体磁环应放在电流较高的位置上,一般放在连接线的端子处(图8)。

    在综合应用以上措施后,重新进行BCI测试验证,未发生播放暂停的情况,整改措施有效。

    3 结束语
    电磁兼容整改围绕着三要素开展,然而电磁兼容并非是整改出来的,而应是设计出来的。当诸如娱乐系统主板已经设计锁定,其发生电磁兼容问题后整改的成本将十分昂贵,且措施未必都有效。
    电磁兼容不仅要考核设备对电磁环境的适应能力,也同时考核其对环境中其他设备的影响,电磁兼容测试整改相对其他例行的环境试验来说更为复杂,从设计之初就应当综合考虑。

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关键词:电磁兼容

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