汽車(chē)感性負(fù)載反電動(dòng)勢(shì)抑制技術(shù)淺析

1、    汽車(chē)感性負(fù)載反電動(dòng)勢(shì)抑制技術(shù)淺析    摘 要：在汽車(chē)電子電器中反電動(dòng)勢(shì)的存在比較廣泛，反電動(dòng)勢(shì)有時(shí)對(duì)汽車(chē)電子電器產(chǎn)生一定危害，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致?lián)p傷周?chē)娮釉骷δ艿牟焕蠊?，一定要采取有效的抑制、消除措施。結(jié)合反電動(dòng)勢(shì)大小采用相應(yīng)方法和措施，深入研究反電動(dòng)勢(shì)抑制技術(shù)，并提出解決汽車(chē)感性負(fù)載常見(jiàn)反電動(dòng)勢(shì)的方法，應(yīng)用電路和產(chǎn)品驗(yàn)證，實(shí)際效果較好，對(duì)于提高汽車(chē)電子電器可靠性設(shè)計(jì)具有十分重要的作用。關(guān)鍵詞：反電動(dòng)勢(shì)抑制技術(shù);汽車(chē)感性負(fù)載;汽車(chē)電子0 前言在汽車(chē)控制器和負(fù)載中有繼電器、線束及控制模塊中的電感等感性器件和門(mén)鎖電機(jī)、天窗電機(jī)、玻璃升降電機(jī)等感性

2、負(fù)載。啟動(dòng)或停止感性負(fù)載時(shí)，將與電機(jī)啟動(dòng)或關(guān)閉會(huì)產(chǎn)生相反電勢(shì)，即反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)將干擾汽車(chē)環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)造成減弱汽車(chē)電子電器的部分部件性能甚至功能失效，因此，一定要抑制和消除反向電動(dòng)勢(shì)，使電子電器的運(yùn)行環(huán)境可靠穩(wěn)定。汽車(chē)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和燈負(fù)載使用很多繼電器，若未能抑制繼電器線圈的反向電動(dòng)勢(shì)，線圈兩端將產(chǎn)生超過(guò)100伏的反電動(dòng)勢(shì)能，若在新能源汽車(chē)的高壓繼電器中將產(chǎn)生更嚴(yán)重的反向電動(dòng)勢(shì)。因此，汽車(chē)電子電器的emc試驗(yàn)對(duì)電子電器輻射及傳導(dǎo)發(fā)射的要求比較嚴(yán)格，在iec標(biāo)準(zhǔn)中的門(mén)限值要求比較明確。1 反電動(dòng)勢(shì)的主要產(chǎn)生原理在汽車(chē)零部件中的負(fù)載有很多，負(fù)載類(lèi)型通常分為阻性、容性及感性負(fù)載三類(lèi)，負(fù)載的某種特性

3、不是絕對(duì)的，通常組合了多種特性。感性負(fù)載的特性是對(duì)電流變化具有抵抗作用，感性負(fù)載在電流變化時(shí)具有阻礙電流變化的表現(xiàn)，諸如啟動(dòng)電機(jī)通電時(shí)，產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)對(duì)原來(lái)電壓具有抵抗作用。產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)為：u（t） = ldi/dt，其中u（t）為產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，di/dt為電流變化率，l為感性負(fù)載電感值。由此可知，電流變化率與反電動(dòng)勢(shì)具有正相關(guān)關(guān)系，為使電感的反電動(dòng)勢(shì)得到消除或有效抑制，可降低電流變化率，使產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)有回路釋放，通常電流變化率難以改變，因此主要采取產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)有釋放回路的方式對(duì)反電勢(shì)進(jìn)行消除或有效抑制。2 抑制反電動(dòng)勢(shì)的主要措施（1）純電容吸收電路。電源低壓降前段及后端在純電容吸收電路

4、中都是純電容吸收典型電路，主要用于對(duì)較小反電動(dòng)勢(shì)的吸收，諸如電路中的濾波、去耦等電容比較常見(jiàn)。該電路在較遠(yuǎn)距離感性負(fù)載的芯片級(jí)保護(hù)中應(yīng)用，使尖峰、毛刺等干擾消除，針對(duì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)較大的感性負(fù)載，應(yīng)用大功率電阻與電容配合使用，效果才較為理想。（2）純電阻吸收電路?？捎秒娮柙谳^小的感性負(fù)載周?chē)鷮⑵洚a(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)能量吸收，諸如將電阻并聯(lián)在繼電器線包兩端，利用電阻回路將斷電時(shí)繼電器線包產(chǎn)生在線包兩端的電動(dòng)勢(shì)釋放掉。類(lèi)似電路中也有對(duì)線包產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)采用二極管直接釋放的方法，該方法更快，但容易造成傷害繼電器觸點(diǎn)的情況較嚴(yán)重。該電路對(duì)于繼電器線包、電磁鐵等較小感值的負(fù)載較為適用，不管是純電阻還是純電容吸收

5、，都具有基本相同的尖脈沖表現(xiàn)，抑制及消除脈沖。（3）tvs二極管+功率電阻吸收電路。tvs二極管也被稱(chēng)為瞬態(tài)抑制二極管，是一種應(yīng)用比較普遍的新型高效電路保護(hù)器件，可達(dá)到亞納秒級(jí)的極快響應(yīng)時(shí)間，吸收浪涌能力較高。通常應(yīng)用于汽車(chē)電子控制器的電路中，電源前端對(duì)源自電源線上的干擾脈沖進(jìn)行吸收，脈沖類(lèi)型通常具有較大的脈沖幅值、較短時(shí)間及較小的脈沖能量。達(dá)到雪崩電壓時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)脈沖開(kāi)始啟動(dòng)反向工作電壓，若電壓達(dá)tvs箝位電壓時(shí)完全開(kāi)啟tvs，被箝位在tvs箝位電壓值的反電動(dòng)勢(shì)，在箝位電壓下tvs功率不同具有不同的最大電流。通常為避免tvs受到損壞，采用功率電阻與tvs配合在電路中使用，使脈沖干擾幅值降低。

6、電路對(duì)流過(guò)功率電阻的最大電流進(jìn)行計(jì)算，以免功率電阻產(chǎn)生過(guò)熱問(wèn)題。（4）rc+壓敏電阻吸收電路。在產(chǎn)品中rc電路經(jīng)常用于吸收尖峰脈沖，通過(guò)調(diào)整rc值可調(diào)整吸收脈沖大小，但因受到電阻和電容所限，該值不可無(wú)限制大。此外，因受電容值所限，該方法在一定程度上限制了吸收反電動(dòng)勢(shì)，因此，rc與壓敏電阻相配合具有更明顯的效果，rc完成吸收脈沖尖峰毛刺的功能，壓敏電阻完成吸收較大幅值、較強(qiáng)能量的脈沖。rc配合壓敏電阻可有效吸收復(fù)雜感性負(fù)載產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)。（5）mosfet反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行吸收。冷卻風(fēng)扇在汽車(chē)零部件中具有較大的感性負(fù)載，功率通常處于350500瓦之間，在啟動(dòng)和停止時(shí)風(fēng)扇產(chǎn)生較大的反電動(dòng)勢(shì)，若不能妥善處

7、理將導(dǎo)致周?chē)娮釉魇艿降膫^大，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致器件功能失效甚至消失。在mosfet吸收電路中，pwm工作模式的冷卻風(fēng)扇控制器通過(guò)倍壓電路將產(chǎn)生比整車(chē)的battery電壓高，反電勢(shì)能量可獲得一定釋放。若風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)全速100%時(shí)，電路中未形成倍壓，也不會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)能量。但若此時(shí)突然停止風(fēng)扇，電路中將產(chǎn)生較大能量的反電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)電路中因電壓聚集未能完全釋放，使電路處于微開(kāi)通狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)狀態(tài)較為危險(xiǎn)。冷卻風(fēng)扇有時(shí)將產(chǎn)生mosfet點(diǎn)擊穿的情況，經(jīng)對(duì)風(fēng)扇分析測(cè)試后，結(jié)果顯示其主要的可能性為：一是在全速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇的vgs處于23伏之間的微開(kāi)狀態(tài)，若突然斷電，風(fēng)扇電路中的一端將產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)較強(qiáng)，在

8、微開(kāi)通下導(dǎo)致其發(fā)生損壞;二是脈沖啟動(dòng)原因，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將拉低電平電源電壓，處于微開(kāi)通狀態(tài)的電路，電壓處于23 伏之間，這時(shí)流過(guò)電路一端的反電動(dòng)勢(shì)較大，使其存在一定風(fēng)險(xiǎn)。為使該問(wèn)題得到妥善解決，可采用mcu獨(dú)立控制倍壓電路中的pwm信號(hào)，開(kāi)始啟動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)后，一直存在pwm信號(hào)，若電路中存在反電動(dòng)勢(shì)，可通過(guò)電路釋放;還可在全速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇中，采用軟件打開(kāi)電路并釋放風(fēng)扇產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)。3 總結(jié)綜上所述，本文與汽車(chē)電子電器工作的實(shí)際環(huán)境相結(jié)合，提出解決產(chǎn)生于不同感性負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì)的具體方法，同時(shí)開(kāi)展了對(duì)比測(cè)試，對(duì)應(yīng)用抑制反電動(dòng)勢(shì)措施的有效性進(jìn)行了證明，在理論上為汽車(chē)電子電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)，為試驗(yàn)提供了技術(shù)支撐，在汽車(chē)電子電器設(shè)計(jì)中對(duì)于提高抗干擾性提供了重要參考依據(jù)。參考文獻(xiàn)：1王贏聰.汽車(chē)電子控制器電路板電磁干擾分析與抑制d.重慶大學(xué)，2016.2宋保林，陶銀鵬.純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)控制器傳導(dǎo)性電磁干擾的抑制j.汽車(chē)工程，2017（08）.3裴春松.純電動(dòng)汽車(chē)電磁兼容分析與電磁干擾抑制j.汽車(chē)電器，2016（12）.4嚴(yán)鑫.