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    汽车连接器的电磁干扰预防和解决

    日期:2022-05-13

    当今,汽车内的电子体系的时钟频率为几百兆赫,所用脉冲的前后沿在亚纳秒规划,高质量视频电路也用以亚纳秒级的象素速率。这些较高的处理速度表清楚工程上遭到不断的应战。那么怎样防范和处理汽车连接器电磁搅扰的问题值得咱们注重。

    电路上振荡速率变得更快(上升/下降时间),电压/电流高低变得更大,问题变得更多。因而,今天同早年比较,处理电磁兼容性(EMC)就更艰难了。

    在电路的两个波节之前,快速改动的脉冲电流,表清楚所谓差模噪声源,电路周围的电磁场可以耦合到其它元件上和侵入连接部分。经理性或容性耦合的噪声是共模搅扰。射频搅扰电流是彼此相同的,体系可以建模为:由噪声源、受害电路接受者和回路(一般是底板)组成。用几个因历来描绘搅扰的大小:噪声源的强度、搅扰电流盘绕面积的大小、改动速率。

    所以,虽然在电路中有很可能产生不期望的搅扰,噪声几乎总是共模型的。一旦在输入/输出(I/O)汽车连接器和机壳或地平面之间接入电缆,有某些RF电压呈现时,导致几毫安的RF电流就能足以超越容许的发射电频。

    噪声的耦合和传达

    共模噪声是由于不合理的规划产生的。有些典型的原因是不同线对中单个导线的长度不同,或到电源平面或机壳的距离不同。另一个原因是元件的缺陷,如磁感应线圈与变压器,电容器与有源器材(例如运用特其他集成电路(ASIC))

    磁性元件,特别是所谓铁芯扼流圈型贮能电感器,是用在电源变换器之中的,总是产生电磁场。磁路中的气隙相当于串联电路中的一个大电阻,那儿要消耗较多的电能。

    所以,铁芯扼流圈,绕制在铁氧体棒上,在棒周围产生强的电磁场,在电极附近有强的场强。在运用回描结构的开关电源中,变压器上必定有一个空位,其间有很强的磁场。在其中坚持磁场适合的元件是螺旋管,使电磁场沿管芯长度方向分布。这就是在高频作业的磁性元件优选螺旋结构的原因之一。

    不恰当的去耦电路一般也变成搅扰源。假定电路要求大的脉冲电流,以及部分去耦时不能保证小电容或非常高的内阻需求,则由电源回路产生的电压就下降。这相当于纹波,或许相当于终端间的电压快速改动。由于封装的杂散电容,搅扰能耦合到其它电路中去,引起共模问题。

    当共模电流污染I/O接口电路时,该问题有必要处理在经过汽车连接器之前。不同的运用,主张用不同的方法来处理这个问题。在视频电路中,那儿I/O信号是单端的,且共用同一一同回路,要处理它,用小型LC滤波器滤掉噪声。

    在低频串联接口网络中,有些杂散电容就满意将噪声分流到底板上。差分驱动的接口,如以太,一般是经过变压器耦合到I/O区域,是在变压器一侧或两头的中心抽头供给耦合的。这些中心抽头经高压电容器与底板相连,将共模噪声分流到底板上,以使信号不产生失真。

    I/O区域内的共模噪声

    没有一个通用方法来处理全部类型的I/O接口的问题。规划师们的首要方针是将电路规划好,而常常疏忽了一些视为简略的细节。一些基本规律能使噪声在抵达汽车连接器早年,降至小:

    1)将去耦电容设置在紧挨负载处。

    2)快速改动的前后沿的脉冲电流,其环路规范应小。

    3)使大电流器材(即驱动器和ASIC)远离I/O端口。

    4)测定信号的完整性,以保证过冲和下冲小,特别是关于大电流的要害性信号(如时钟,总线)

    5)运用部分滤波,如RF铁氧体,可吸收RF搅扰。

    6)供给低阻抗搭接到底板上或在I/O区域的基准在底板上。射频噪声和汽车连接

    即使工程师选用许多上述所列的防范方法,来减小在I/O区内的RF噪声,还不能保证这些防范方法能否成功地满意满意发射要求。有些噪声是传导搅扰,即在内部电路板上按共模电流活动。这个搅扰源是在底板和电路等之间。

    所以,这个RF电流必定经过低阻抗(在底板和载信号线之间)的通路活动。假定汽车连接器没呈现满意低的阻抗(与底板的搭接处),这RF电流经杂散电容活动。当这RF电流流过电缆时,不可避免地产生发射。

    使共模电流注入到I/O区的另一机理,是附近有强的搅扰源的耦合。甚至有些屏蔽汽车连接器也无用,由于搅扰源就在汽车连接器附近,如PC机环境。假定在汽车连接器和底板之间有一个缺口,此场所感应的RF电压可以使EMC功用下降。

    屏蔽汽车连接器方法有,加指形簧片或垫片。汽车连接器的搭接,是在汽车连接器和机壳之间填满空处。这个方法要求有一个衬垫。金属衬垫较好,只需处理适合,也就是说,只需表面不被污染,只需手不触及或损坏衬垫以及只需有满意的压力,以坚持好的、低阻抗的接触。

    其他方法是汽车连接器装接头片或许把汽车连接器设备在机壳上。此刻,大接触面略微小些,且应严格控制接头片的规范和弹性。设备屏蔽汽车连接器时,在机壳上开口,开口的一侧要去掉油污,要细心制作,若公差不适合,导致汽车连接器在机壳内堕入太深,使搭接连续。每位EMC工程师知道,在极好的体系傍边,这个问题必定要满意发射要求,并在生产线及时查看。未紧固的或曲折的衬垫,设备于要害区域的油污上,将失效。

    由于下述原因选用了EMI汽车连接

    1)导电发泡塑料是极端柔软的,且能放在汽车连接器的整个周围。这就消除了与另一机壳、衬垫有关的问题。

    2)机械工程师可以在体系机壳可接纳的公差规划内设备汽车连接器。

    3)汽车连接器与机壳结束低阻抗搭接,以保证超卓接触。机壳壁内侧上的衬垫,当要涂漆有遮盖要求时,可以用更柔软的材料。

    4)要求强逼冷却的规划,衬垫好有另一特征:汽车连接器和机壳壁之间的缝应密封起来,以减少气漏。在有尘土的环境中,衬垫要起到体系内坚持洁净。

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