【正文】 蔽體上的縫隙及孔洞等結(jié)構(gòu)不連續(xù)性。因此，在機箱的永久性接縫處采用焊接工藝密封；在機箱的非永久性接縫處加入實心導電橡膠條作為導電襯墊，從而有效保證了屏蔽的完整性。3 車用逆變器主電路的電磁兼容性設(shè)計車用逆變器主電路主要由功率模塊，功率母線，濾波電容器，吸收電容和接觸器等組成。與通用逆變器相比，逆變器的輸出功率較大，而且在安裝空間、重量等方面都有限制。因此，對逆變器主電路的電磁兼容性作了詳細的設(shè)計。 功率母線設(shè)計在功率模塊的開關(guān)過程中，浪涌電壓的出現(xiàn)在所難免。主要有關(guān)斷浪涌電壓和續(xù)流二極管恢復浪涌電壓。浪涌電壓會導致很高的瞬態(tài)電壓，從而可能導致功率模塊的損壞。浪涌電壓的能量與LsIC2成比例（Ls是母線的寄生電感，IC是模塊工作電流）。在使用大電流器件時，為了降低浪涌電壓的影響，需要降低功率電路的電感。這就需要一種特殊的母線結(jié)構(gòu)來適應大電流工作的低母線電感電路。因此，我們采用雙層鍍錫銅板疊加技術(shù)。這種平板式結(jié)構(gòu)起到了防止功率電路中寄生電感的作用。同時，為了使母線電感盡量達到最小，寬平正、負母線極板把功率模塊與濾波電容器直接連接。其布局如圖1所示。 濾波電容器設(shè)計大功率驅(qū)動電路需要電感量極低的濾波電路。根據(jù)設(shè)計計算，如果要把功率模塊兩端的過電壓限制在100V以內(nèi)，濾波電路才能很好地發(fā)揮作用。因此，在車用逆變器的母線輸入端，設(shè)置了濾波電容器。該濾波電容器由四個1500μF/450V的電解電容并聯(lián)構(gòu)成，通過電容支架固定，與功率模塊平行布置，電容器的正負極直接與輸入輸出母線相連。其布局如圖1所示。 吸收電路設(shè)計電壓控制型功率模塊工作頻率很高，很小的線路電感就可能引起很高的尖峰電壓，因而，其吸收電路功能側(cè)重于對開關(guān)過程中過電壓的吸收。吸收電路通過限壓，限流，抑制di/dt和dv/dt，把部分開關(guān)損耗從器件內(nèi)部轉(zhuǎn)移到吸收電路中，并最終在吸收電阻中消耗或者反饋到電源系統(tǒng)中去。電壓控制型功率模塊電路的橋式應用有三種常用的吸收電路結(jié)構(gòu)，吸收電容的計算主要是依據(jù)能量守恒定律，即主電路關(guān)斷時不能續(xù)流釋放的那部分能量都轉(zhuǎn)換成為的電場能量。因而有 LMIC2=CsΔV22式中：LM為主電路電感，不包括續(xù)流的雜散電感； IC為工作電流；Cs為吸收電容； ΔV2是吸收電壓峰值。 通過相關(guān)計算。同時，與吸收電路相關(guān)的設(shè)計有：吸收電容量與IC的平方成正比，必須對功率模塊的逆變電流采取限流措施；吸收電容量與ΔV2的平方成反比，因此，采用耐壓高的功率模塊，可大大減少吸收電容量。 功率模塊的電磁兼容性設(shè)計 功率模塊的優(yōu)化布局逆變器主電路在空間產(chǎn)生的磁場強度隨輸入輸出母線中通過電流的強弱而變化，同時，功率模塊產(chǎn)生的空間交變電磁場強度隨其兩端電壓和電流突變的劇烈程度而變化。這些干擾信號很容易耦合到功率模塊的驅(qū)動線上。通過合理的布局，可以使在功率驅(qū)動端附近和驅(qū)動線一帶的空間交變電磁場強度最小，也即干擾信號最小。設(shè)計中采取以下措施：1）從濾波電容到功率模塊的直流連接件采用雙層鍍錫銅板疊加技術(shù)；2）輸入輸出母線與外部直流輸入端和外部交流輸出端采用銅條連接。這種結(jié)構(gòu)不僅可以減小寄生電感，而且對于功率模塊產(chǎn)生的空間交變電磁場起到了很好的屏蔽作用。 功率模塊的接地設(shè)計 當功率模塊的柵極驅(qū)動或控制信號與主電流共用一個電流路徑時會導致接地回路。在開關(guān)過渡過程中，由于主電流具有很高的di/dt，使功率電路漏電感上有感應電壓存在。一旦這種情況發(fā)生，電路中應該為“地”電位的各點實際上會處于高于“地電位”幾伏的電位上。這個電壓會出現(xiàn)在器件的柵極，本來偏置截止的器件就有可能導通。為了避免這個問題的發(fā)生，需要慎重考慮柵極驅(qū)動與控制電路的設(shè)計。這里采取了兩種措施：1）下橋臂每個柵極驅(qū)動電路都采用了分離絕緣措施，且各自的電源零線接在功率模塊的輔助端子上，不與主電流共用電流支路，以消除接地回路噪聲問題； 2）在功率關(guān)斷期間，使用了負的反向偏置電壓，以避免噪聲干擾。4 結(jié)語經(jīng)過電磁兼容性設(shè)計的車用逆變器，已裝車運行，性能良好，從而證明該設(shè)計是合理可行的。通過該逆變器的設(shè)計，可以得到以下結(jié)論：1）車用逆變器所處的電磁環(huán)境十分復雜，帶來很多電磁干擾，良好的電磁兼容性設(shè)計是該裝置順利可靠運行的關(guān)鍵；2）吸收電路設(shè)計是車用逆變器的電磁兼容設(shè)計的難點，由于在功率母線的設(shè)計中采用了獨特的雙層鍍錫銅板疊加技術(shù)，母線電感足夠小，吸收電路只需簡單的無感電容即可；3）在設(shè)備或系統(tǒng)設(shè)計的初始階段，應同時進行電磁兼容設(shè)計，把電磁兼容的大部分問題解決在設(shè)計定型之前，可得到最高的效費比。電磁兼容設(shè)計是設(shè)計成敗的關(guān)鍵隨著汽車微電子裝備的大量增加，半導體邏輯器件對電磁干擾敏感度相當高，加之汽車線速與有關(guān)高場強頻段的波長可以比擬，這些頻段存在對車載電子系統(tǒng)造成強烈電磁干擾的隱患；車載電磁低電壓、大電流負載特性使其開關(guān)過程在供電線路上產(chǎn)生很多脈沖干擾，進一步惡化了電磁環(huán)境。因而，在實際的汽車電器設(shè)計中，電磁兼容設(shè)計通常成為設(shè)計成敗的關(guān)鍵?！　±锍逃嫻ぷ髟砗褪軘_現(xiàn)象　　里程計的工作原理是通過傳感器采集傳動部分的齒輪轉(zhuǎn)動來計脈沖數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理以后送顯示終端，這就是我們看到的里程數(shù)。如圖1　　圖1 里程計工作框圖　　然而，里程計在工作中與實際的里程數(shù)不符，顯示要多實際的公里數(shù)。也就是說里程計計數(shù)信號受到了外界的干擾，影響了里程的計量精度；為了查找受到干擾的部位，用示波器觀察傳感器采集的脈沖信號在高頻條件下均會感應出不同的噪聲電壓，這影響了傳感器脈沖計數(shù)信號的正常工作。同時，在不同的電磁環(huán)境中通過對比試驗，確定汽車內(nèi)部的自生騷擾對系統(tǒng)正常工作有很大的影響。通過示波器對傳感器脈沖計數(shù)信號觀察表明，在傳感器信號線有屏蔽措施的基礎(chǔ)上，～，從而影響里程計的精度。如圖2。 　　圖2 里程計干擾與正常的波形　　由于汽車內(nèi)部的自生騷擾發(fā)射干擾源有很多，如刮水器電動機、燃油泵、火花點火線圈、空調(diào)起動器、交流發(fā)電機線纜連接的間歇切斷，以及某些無線電子設(shè)備，如手機和車載電臺等。這些干擾源是產(chǎn)生種瞬變電脈沖即可能通過電磁騷擾發(fā)射對環(huán)境中的其它設(shè)備造成干擾。所以抑制干擾的源頭較為困難，為了實現(xiàn)里程計的計量精度，要加強里程計設(shè)備抗干擾能力設(shè)計較為現(xiàn)實可行?！　檫M一步驗證脈沖干擾的傳播途徑，將里程計在實驗室里單獨供電，并通過耦合網(wǎng)絡(luò)分別對里程計的電源線、信號采集線耦合脈沖干擾信號，發(fā)現(xiàn)計數(shù)信號均受到干擾，尤其信號采集線上最為明顯，影響精度較大。如圖3　　如圖3 實驗室驗證時的檢測　　采取的措施　　2．1電源的濾波穩(wěn)壓　　汽車中的供電線路構(gòu)成了干擾源和敏感設(shè)備之間干擾傳導傳輸?shù)耐暾娐愤B接，干擾信號通過供電線路也可達每個用電設(shè)備。所以在里程計的供電中采取了濾波和穩(wěn)壓的措施來提高抗外界干擾的能力。首先，對于里程計供電部分采取濾波措施，防止眾多設(shè)備的共用電源相互串擾。采用上術(shù)濾波措施后，試驗時用示波器觀察電源線上的強加耦合脈沖干擾，毛刺信號明顯變小。電路圖如圖4　　圖4 電源濾波電路　　二極管D16主要是防止電源的正負極被誤接反。電感LL8對電源進行濾波，濾波器、電容C11配合，可以過濾掉電源中的尖峰脈沖。二極管D14是脈沖干擾抑制器，它可以快速吸收超過額定電壓的尖峰脈沖，瞬時通過電流很大。電容C12和C13進一步對電源進行濾波?！　∑浯畏€(wěn)壓技術(shù) 　　系統(tǒng)的供電模塊與汽車電源構(gòu)成直接通路，直接受外部電壓電流波動影響，為提供穩(wěn)定的電壓，電源應該作為一個重要的敏感設(shè)備考慮，目前智能儀器開發(fā)中常用的穩(wěn) 壓電源有兩種：一種是由集成穩(wěn)壓芯片提供的串聯(lián)調(diào)整電源，另一種是DCDC穩(wěn)壓電源，這對防止其他用電設(shè)備對電壓波動干擾里程計正常工作是非常有效的。 電路原理如圖5所示。這種DC/DC模塊的輸入和輸出完全隔離，輸入范圍很寬。標稱輸入電壓為12V的DC/DC電源的允許輸入范圍是9～18V?！　D5 DC/DC模塊的輸入和輸出隔離　　2．2 信號線的數(shù)字濾波 由于導線間存在電容性耦合、電感性耦合世電場磁場組合耦合，也是里程計通道出現(xiàn)干擾的主要原因之一，特別是信號線相互較近，增加了干擾的機會。如果里程計抗擾性能設(shè)計不好，極易引起里程計信號的干擾。根據(jù)上述原則，為了保證里程計的正常工作， 在實際現(xiàn)場運行當中由于脈沖干擾在有用的脈沖信號上出現(xiàn)了一串上升沿很陡、脈寬很窄的干擾脈沖信號，雖然在信號輸入端已采取了RC濾波，但仍未濾除這一串干擾脈沖，直到有用信號已經(jīng)由于上升沿過緩而無法使用了，干擾信號卻幾乎沒有衰減?！　∥覀儾扇⑿盘栐陔娐分袉为毺幚恚脝畏€(wěn)電路設(shè)計來提高里程計的抗干擾能力，具體電路如圖6。原理是利用普通單穩(wěn)器件和D型觸發(fā)器組成的抗脈沖干擾電路，輸入信號上帶有干擾脈沖，輸入波形如圖（7）中波形A所示。信號和脈沖噪聲的上升沿均能觸發(fā)單穩(wěn)電路，產(chǎn)生一個固定脈寬的輸出，在設(shè)計電路時使該脈沖寬度小于信號寬度但大于噪聲脈沖寬度，于是輸入信號經(jīng)由單穩(wěn)電路后產(chǎn)生如圖（7）中波形B的信號。D型觸發(fā)器的輸出有端子CL和端子D的波形決定，只有當兩端子同時為高電平時輸出才是高電平，最后的輸出波形如圖（7）中波形C所示，輸出的波形沒有附加的脈沖噪聲，從而達到濾波的效果。　　圖6　　圖7　　實踐證明，單穩(wěn)電路和D型觸發(fā)器的設(shè)計，使電路的抗外界電磁干擾能力明顯加強，大大提高了產(chǎn)品的可靠性能?！　?．3 其他方面采取的措施 　　由于車內(nèi)電磁環(huán)境較為復雜，為避免電磁耦合產(chǎn)生相互干擾的隱患，在里程計布線方面，信號線與電源線盡量分開走線；里程計信號線雙絞，并將電纜的屏蔽層雙端接地；使之對鄰近導線或回路不產(chǎn)生干擾且可抑制磁場對弱信號回路可能造成的干擾。 　　總結(jié)　　汽車電系上的負載多種多樣，既有小阻抗、大電流的阻性感性負載，也有小電流、高電壓的脈沖發(fā)生裝置，還有高頻振蕩信號源，它們不僅對外是潛在的干擾發(fā)射源，也是對車載電子產(chǎn)品的干擾源。另外，由于高機動性，汽車也可能會處于各種可以想像得到的從低頻到高頻的復雜電磁場中，由此產(chǎn)生的電磁干擾耦合也會影響汽車電子電氣系統(tǒng)的正常運行。汽車電子設(shè)計不僅需要在這種噪聲環(huán)境中實現(xiàn)對敏感設(shè)備或器件的保護，同時必須規(guī)范EMC設(shè)計，提高產(chǎn)品的電磁兼容性，確保噪聲發(fā)射源的噪聲滿足指標要求。40 / 40