根治电磁兼容问题地偏移测试与整车系统接地设计_技术

伴随越来越多的高科技汽车电子产品的开发与应用,如何解决汽车电子系统的电磁兼容问题,提高汽车的可靠性和安全性,已经成为一个非常重要和迫切的问题。然而接地设计作为根治电磁兼容问题方法之一,地偏移测试显得就尤为重要了,因此本文对接地设计及地偏移测试进行了解读。

一、整车系统接地设计

1、地线的意义

地线在汽车上不仅仅是一个接点,它是一个综合的系统的汽车电气系统,它的主要功能有:

●提供给直流负载、交流负载和瞬变负载电流回路,连接蓄电池或发电机的负极端;

●提供电压给传感器、通讯系统、单端数字输入等;

●静电屏蔽,隔离外部RF辐射;

●提供静电放电泄流,ESD保护;

●汽车天线的地平面;

●降低电平,减小腐蚀。

2、地线可靠性

地线回路的可靠性主要由以下几个主要关键因素决定:

●接地金属的连接面,包括接地板之间、接地线和接地板之间的连接情况;

●涂覆层及润滑油对传导地线连接板及其紧固件的影响;

●潜在的腐蚀;

●潜在的机械退化。

3、汽车上接地的符号以及接地回路见下

整车电气地:主要为 DC 回路中发电机和蓄电池,以及 AC 回路中所有产品 RF 地;

整车结构地:标识为汽车结构件(例如发动机、白车身等)接地标识;

产品电路接地:产品电路接地,包括模拟地、数字地都可以使用此符号;

4、实车使用的接地结构图

图1 实车的接地结构图

此为实车使用的接地结构图,其中所有的接地最终回到蓄电池和发电机的负极端。随着频率的增大,回路的阻抗也会增大,最终会导致电流流过不希望的回路,出现共模干扰,进而产生EMC效应,损坏产品。

那么大家会问为什么地偏移会产生共模干扰呢?提到共模干扰不得不说差模干扰,下面我们一起了解一下吧。

二、共模干扰与差模干扰

电器设备的通信线, 与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线分别做为往返线路传输, 我们称之为"差模";另一种是两根导线做去路,地线做返回传输, 我们称之为"共模"。

图 2

如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的,我们称之为"差模";而黄信号是在信号与地线之间传输的,我们称之为"共模"。

任何两根电源线或通信线上所存在的干扰,均可用共模干扰和差模干扰来表示:共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。在一般情况下,共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。图3为共模干扰。