车载电子产品增加抗干扰电路的措施

电子产品开发必须考虑普适性，作为一个产品应该能应用于各种各样场合，也就是说它不仅仅用在实验室和办公室，也可能被用在野外，或其他各种工作条件恶劣的场合，可能周围条件优越，也可能环境恶劣干扰频繁，一个企业要生存那就得必须搞好产品的质量与可靠性.质量就是生命，如何保证所开发的电子产品具有极高的抗干扰能力和可靠性一直是研制者魂牵梦绕的问题。

车载电源供电系统中电源纹波会干扰电子设备的正常工作，瞬间的浪泳电压或者尖峰脉冲类的干扰将会引起诸如MCU主芯片死机、数字逻辑电路中的高低电位误动作、数据处理出错及控制系统失灵等故障，给车载电子产品酿成难以估量的损失，因此必须采取措施加以抑制。

汽车电磁干扰的产生

汽车电气设备中有许多导线、线圈和元件，它们有不同的电容和电感。而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路，当汽车上的电气设备工作产生火花时就会产生高频振荡，以电磁波的形式发射到空气中，其中点火系产生的电磁波频率高、强度大影响尤为严重。火花塞的中心电极对其壳体有一定的电容，中心电极本身又有一定电感。这样，火花塞的电容和电感就形成了一个振荡回路。在火花塞放电时就会产生高频振荡。连接火花塞的导线起着天线的作用，将振荡以电波形式向空间发射。

实际上，在汽车上类似这样的电路还有很多。象发电机的电刷、喇叭、调节器触点等。这些电器工作时会产生电磁干扰，而且由于回路中的电容、电感的大小不同产生的振荡频率也不相同，其频率范围很宽，对其他电器的干扰就很大。有资料表明，汽车上的电磁干扰频率范围在0.15～1000MHz。比如有汽车路过时对收音机、电视机的接收有明显的影响。我们公司生产的点阵路牌和信息控制器是集电子微电脑于一体的精密产品，汽车电磁波对其工作有干扰是很正常的。

感性负载产生沿电源线传播的干扰

汽车内使用的各种类型的电机都属于感性负载。例如，雨刮器驱动电机；汽车启动电机；空调电机等。当感性负载的供电被突然切断时，会产生反向瞬变电压，线圈初始储能越大，关断速度越快，瞬变过电压就越高。实测结果，一般为-100V～300V；时间为0.2s～0.5s。      

这种类型的干扰虽然不具有连续性，但是它的瞬变电压的幅值相当大，偶尔的出现会对车载电器的电子模块造成严重影响，甚至损坏。

车载电子产品的苛刻运行环境主要表现在：车载系统上大耗能设备多，大功率特别是大感生负载的启停往往会使整个车载电路产生几十伏甚至几百伏的尖脉冲干扰。车载电路系统的欠压或过压，常常达到额定电压的百分之十五，有的甚至是百分之五十以上，这种恶劣的供电持续期有时长达数十秒甚至数分钟。例如发电机高速度运转时其整机电压会处于过压状态，而在汽车发动点火时.其整车电压会一直处于欠压状态。在车载电路中各种信号线及电源线如绑扎在一起或走同一根多芯电缆，由于导线间存在电容性耦合、电感性耦合使电场磁场组合耦合，这也是车载电路系统中出现干扰的主要原因之一，特别是信号线与汽车供电线同走一个长的管道中、干扰尤甚，多路开关或车载继电器性能不好，也会引起车载电子产品的临近通道信号的窜扰。还有车载系统中各种电磁部件的的控制变化也会干扰得使电子产品不能正常工作。“负载突降”指的是在车载发电机给电池充电时电池或者在供电给车载大型负载时候忽然关掉了负载的情形。这样由负载突降引起的典型电流脉冲。这种突然断接可能产生高达几十伏甚至上百伏的瞬态电压尖峰，因为直流发电机试图给电池完全充电。直流发电机上的瞬态电压抑制器通常把总线电压“箝位”于车载电池的12V或者24V之间，因而使得直流发电机的下游电子产品的供电主端上百V的瞬态“尖峰”。此外现场温度、湿度的变化也引响了车载电子产品的可靠性。

车载电子产品在现场运行所受到的干扰各种各样，具体情况具体分析，对不同的干扰采取不同的措施，此乃抗干扰的原则。这种灵活机动的策略与普适性无疑是矛盾的。解决的办法应当采用模块化的方法。除了基本构件外，针对不同的运行场合，电子产品可装配不同的选　件，以有效地抗干扰，提高可靠性。

尖峰干扰抑制技术
  
对车载电子产品正常工作危害最严重的是整车的尖峰脉冲干扰，产生尖峰干扰的用电设备有：启动电机、汽车空调发电机、蓄电池充电发电机、继电接触器、车载带逆变电路的镇流器的或者充气照明灯。尖峰干扰常使智能车载电子产品中的微电脑系统出现“掉程序”或“死机”对于这样的问题.可用硬件、软件结合的办法来抑制。
 
1 用硬件线路掏尖峰干扰的影响
   　　
有如下三种常用办法：或在车载电子产品的电源输入端串入按频谱均均衡的原理设计的干扰器，将尖峰电压集中能量分配到不同的频段上，从而减弱其破坏性，或在车载电子产品的电源输入端加超级隔离变压器，利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲；或在电子产品的直流电源的输入端并联压敏电阻利用尖峰脉冲到来时电阻值减小，降低电子产品从电源分得的电压，从而削弱干扰的影响。
 
2 采用硬、软件结合的看门狗技术抑制尖脉冲的影响

软件方面这样安排：只要在定时器定时到之前，CPU访问一次定时器，让定时器重新开始计时，正常程序运行，该定时器永远不会产生溢出脉冲，尖峰脉冲也就不会起作用。一旦尖峰干扰出现了“飞程序”则CPU就不会在定时到之前访问定时器。因而定时到信号就会出现，引起系统复位中中断，保证智能仪器回到正常的程序上来。

3 噪声干扰抑制技术
 
广义上讲，一切无用的信号都叫噪声。噪声客观存在，从某种意义上说，开发电子产品的过程自始至终就是和噪声作斗争的过程。
 
4 屏蔽技术
   　　
根据导线间电耦合、磁耦合及电磁耦合产生相互干扰的机现，在车载电子产品的布线方面应做到：强电的馈线必须单独走，绝对不能和信号线混在一起；努力使强信号线与弱信号线正交；不能避开的平称走线，针对电场耦合引起的干扰，采用无网孔的铝箔屏蔽电缆且使两端引线外露部分量短，同轴电缆单端接地；针对磁场耦合产生的干扰，采用双绞线，让法线相反的小回路面积相等，使磁场干扰的影响相互抵消；针对电磁耦合产生的干扰可采用结合双绞线和同轴电缆两者优点的双绞屏蔽对，此外在干扰源周围加上屏蔽体且将屏蔽体一点接地，可把电场开成的干扰源屏蔽掉，使之对邻近导线或回路不产生干扰且可抑制磁场对弱信号回路可能造成的干扰。

下页内容：滤波 、电气隔离和其他抗干扰技术

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5 滤波技术
  
对于车载供电系统建议采用LC谐振滤波电路。最少采用两级滤波措施，第一节采用互感滤波方式.第二级采用LC组成的谐振滤波方式，严格的控制住尖峰脉冲对电路后级电子产品的干扰。
 
6 电气隔离技术
   　　
为防止高电压、大电流、大功率或输线上产生的各种干扰信号进入智能仪器内部，防碍正常工作，可使信息传输的路径在电气上隔离，亦即隔离前后两部分线路之间无电气上的连接，在电气上是互相独立的两上系统，各自独立的电源和参考电位，互相间毫不相关，靠非电方式（如磁、光等）来传送信息。
   　　
（1）磁隔离的方法
   　　
常见磁隔离种类有：隔离变压器、电流稳压器、各种电压电流互感器，调制触调式隔离放大器。可用来传判定工关信号，也可用来传递交、缓变甚至是直流的模拟信号，在低频范围内实现理想传输，但也有速度慢，功耗大，会造成较高的频率信号的损失及开关信号的前沿耳度下降等缺点。
   　　
（2）光隔离的方法
   　　
光隔离的方法是采用光传递信息进行电气隔离。由于光隔离的电气绝缘性能极佳，光缆传递信号不会受到、强磁场等的影响，所以是一种较理想的隔离方法。常见的光隔离器件有：光电开关、光电隔离器、光缆、光触发可控硅及模拟信号光电隔离装置等。因为其功耗小、结构简单、工作可靠，开发智能仪器应首选这种方法。
    
7 其他抗干扰技术
   　　
（1）稳压技术
   　　
目前智能电子产品开发中常用的稳 压电源有两种：一种是由集成稳压芯片提供的串联调整电源，另一种是DC-DC隔离型稳 压电源，这对防止电网电压波动干扰仪器正常工作有效。 但是建议公司采用后者，因为DC-DC型稳压电源可以使尖峰脉冲严格的控制在逆变电源的开关变压器初级.车载电子产品虽然是共地的，但是在其VCC正电源上已经严格的控制住了。而汽车电路中其地电位是永恒不变的，所以尖峰脉冲和其他低频脉冲干扰之类的信号是不会对低电位有效
   　　
（2）抑制共模干扰技术
   　　
采用差分放大器，提高差分放大器的输入阻抗 或降低信号源内阻可大大降低共模干扰的影响。