電磁課外實(shí)踐之讀書報(bào)告

讀書報(bào)告—汽車的電磁環(huán)境與兼容——童衛(wèi)東Contents汽車的電磁環(huán)境1汽車電磁干擾的防干擾措施2抗電磁干擾的檢測(cè)3早期解決電磁兼容問(wèn)題的必要性4

1.正常電壓即發(fā)電機(jī)和蓄電池向用電設(shè)備提供的正常工作電壓，一般為12．5～14．5V之間（以標(biāo)稱電壓為12V的汽車電氣系統(tǒng)為例）汽車的電磁環(huán)境在汽車上是以電壓波動(dòng)變化作為表現(xiàn)形式，經(jīng)對(duì)汽車電系電壓分析，在汽車電系出現(xiàn)的電壓可以歸納為四類電壓：正常電壓、異常電壓、瞬變過(guò)電壓和無(wú)線電干擾電壓。2.異常電壓：當(dāng)部分放電的蓄電池在低溫下冷起動(dòng)、當(dāng)汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)生故障，激磁電流短路、當(dāng)蓄電池跨接片松動(dòng)、蓄電池極性接反等原因作用后的電源電壓

3.瞬變過(guò)電壓：在電源電壓中，由于某種變化引起的過(guò)渡過(guò)程電壓，其類似一階電路的指數(shù)衰減曲線形式。在汽車電子中，有負(fù)載突變過(guò)電壓，切換電感負(fù)載過(guò)電壓，激磁衰減過(guò)電壓和互耦式過(guò)電壓等四種瞬變過(guò)電壓。4.無(wú)線電干擾電壓:汽車上的無(wú)線電干擾來(lái)自兩方面，一是車外的雷電、雷達(dá)及電臺(tái)用無(wú)線電發(fā)射機(jī)和高壓輸電線的電暈放電，熒光燈的輝光放電，探照燈的弧光放電，以及其它機(jī)動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火等，這些電磁噪聲源對(duì)汽車電系內(nèi)的電子產(chǎn)品產(chǎn)生輻射干擾，另一是汽車電子內(nèi)部的各種瞬變電脈沖，火花塞間隙之間,發(fā)電機(jī)電刷與整流子之間的間隙放電以及車輪與地面、車身與空氣等各種磨擦產(chǎn)生的靜電放電形成的對(duì)汽車電子產(chǎn)品的輻射干擾。汽車的電磁環(huán)境瞬變過(guò)電壓1.負(fù)載突變過(guò)電壓2.切換電感負(fù)載過(guò)電壓瞬變過(guò)電壓3.激磁衰減過(guò)電壓當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)到斷開時(shí)，點(diǎn)火停止，交流發(fā)電機(jī)激磁繞組與蓄電池中斷連接，但與其它負(fù)載還有電的聯(lián)系，這時(shí)在激磁繞組上將產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向脈沖的自感電動(dòng)勢(shì)，脈沖的幅度取決于斷開瞬間的負(fù)載和調(diào)節(jié)器的狀態(tài)。如果在初級(jí)點(diǎn)火電路斷開的同時(shí)，切斷點(diǎn)火開關(guān)，則產(chǎn)生最強(qiáng)的瞬時(shí)過(guò)電壓，過(guò)電壓的幅值可達(dá)120V，持續(xù)時(shí)間200ms左右。電磁場(chǎng)衰減引起的瞬變?cè)邳c(diǎn)火開關(guān)斷開時(shí)總是存在的，可以說(shuō)是汽車電路中的一種正常瞬變現(xiàn)象，它可能使調(diào)節(jié)器的達(dá)林松管遭到損壞，同時(shí)還對(duì)儀表電路等其它電子產(chǎn)品構(gòu)成威脅。4.互耦式過(guò)電壓由于電氣配線遍布整個(gè)汽車，導(dǎo)線緊緊包扎成線束后，導(dǎo)線中流有不同強(qiáng)度變化的電流，使導(dǎo)線間產(chǎn)生電容或電磁耦合，并且汽車上還有多點(diǎn)搭鐵產(chǎn)生回路電位差所帶來(lái)的電阻耦合電動(dòng)勢(shì)。1.對(duì)干擾敏感部件的采用獨(dú)立電源和分列導(dǎo)線2.在干擾敏感部件的輸入端增加抗干擾衰減濾波器3.合理布置搭鐵線4.在汽車收放機(jī)等接收電路中引入調(diào)頻波段抑制噪聲電路或把印刷電路板各部分饋電系統(tǒng)布置為放射狀5.電源饋電系統(tǒng)加設(shè)RC濾波電路，以減少電路耦合合理布線，減少電路網(wǎng)絡(luò)干擾科學(xué)設(shè)計(jì)，減少電磁輻射源影響1.在高頻振蕩電路中串聯(lián)阻尼電阻，使高頻振蕩受到削弱。2.并聯(lián)抗干擾電容，以吸收火花能量，減輕干擾。3.采用金屬屏蔽可有效防止電磁波的輻射或被干擾。4.汽車的所有金屬部件之間應(yīng)可靠接地，接地可使汽車部件之間的電位差得到平衡，從而改善屏蔽效果。5.利用電子控制，降低觸點(diǎn)電流。汽車電磁干擾的防干擾措施如表1，按照所提供的最基本振幅進(jìn)行分級(jí)，使干擾源與潛在敏感裝置相匹配。以便兩者之間達(dá)到最大的兼容性，例如限定汽車上所有干擾源為Ⅱ級(jí)，而潛在敏感裝置(例如控制單元)可設(shè)計(jì)成符合Ⅲ級(jí)的要求(考慮到安全裕度)。假如對(duì)于干擾源的抑制比對(duì)敏感裝置提供相應(yīng)的保護(hù)要容易則用I／Ⅱ級(jí)。相反如果對(duì)潛在敏感裝置采取保護(hù)措施較容易且便宜，則用等級(jí)Ⅲ／IV是有意義的能是電氣裝置接通或斷開時(shí)電流或電壓的突然上升(脈沖)。抗電磁干擾的檢測(cè)

由前面對(duì)電磁環(huán)境分析可知，汽車電路網(wǎng)絡(luò)保證了汽車上各種電氣裝置的供電電源,也就意味著，反饋會(huì)從一個(gè)系統(tǒng)直接到達(dá)另一個(gè)系統(tǒng)的輸入端，這種反饋也可能是電氣裝置接通或斷開時(shí)電流或電壓的突然上升(脈沖)。

脈沖1表示電感負(fù)載的斷開過(guò)程，例如繼電器或閥的斷開過(guò)程；脈沖2表示電動(dòng)機(jī)負(fù)載斷開的過(guò)程，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生正向過(guò)電壓；脈沖3a／3b表示由于轉(zhuǎn)換過(guò)程引起的過(guò)電壓；脈沖4表示起動(dòng)時(shí)電源電壓曲線；脈沖5表示由突卸負(fù)載產(chǎn)生，即當(dāng)發(fā)電機(jī)因大電流對(duì)蓄電池充電時(shí)，發(fā)電機(jī)與蓄電池連接突然斷開。實(shí)際工作中，為了保證汽車電子產(chǎn)品的可靠性除了耐電壓、絕緣強(qiáng)度等試驗(yàn)外，按照這5種基本類型脈沖模擬電路網(wǎng)絡(luò)干擾電壓，對(duì)汽車電子產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，汽車電子產(chǎn)品應(yīng)能夠經(jīng)受得住這類干擾電壓沖擊，然后需裝車進(jìn)一步搭載試驗(yàn)。早期解決電磁兼容問(wèn)題的必要性該圖橫軸為產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)階段，縱軸為對(duì)該產(chǎn)品解決電磁兼容問(wèn)題所需的費(fèi)用，即所需的人力物力，由該圖可見，如圖在產(chǎn)品開發(fā)階段，解決電磁兼容問(wèn)題所需費(fèi)用1，如到型號(hào)研制階段，可能需要1O。到批量生產(chǎn)時(shí)再解決需要的費(fèi)用可能達(dá)到100，因?yàn)檫@時(shí)模具及工藝流程等需要改變，而如果批量生產(chǎn)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)或尚未能解決電磁兼容問(wèn)題,則到現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試階段再解決費(fèi)用將可能高達(dá)千倍，由此可見對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品或一個(gè)系統(tǒng)，盡早解決電磁兼容問(wèn)題是十分必要的。中國(guó)汽車工業(yè)·東風(fēng)汽車公司將購(gòu)買韓國(guó)起亞中國(guó)合資公司——江蘇現(xiàn)代起亞躍達(dá)汽車有限公司20﹪的股份。起亞將持有該公司50﹪的股份，江蘇躍達(dá)持30﹪,而東風(fēng)將占乘余的20﹪·德國(guó)曼公司正在考慮與洛陽(yáng)宇通汽車公司成立一家合資企業(yè)?！と毡拒嚰芎蛙嚿淼装逯圃鞆SKikuchi公司和TakaoKin—zokuKogyo公司正在廣州建一家為本田轎車廠配套的合資企業(yè)。中國(guó)汽車工業(yè)最近發(fā)展動(dòng)向通用汽車公司說(shuō)它將繼續(xù)朝著與上海汽車工業(yè)(集團(tuán))公司和柳州五菱汽車有限公司結(jié)成聯(lián)盟的方向而努力。PSA標(biāo)致雪鐵龍的東風(fēng)雪鐵龍合資企業(yè)將為其生產(chǎn)線新增一款小轎車。標(biāo)致說(shuō)它同樣將增加其在合資公司的股本和用它在中國(guó)重新推出標(biāo)致牌轎車。·大眾股份公司最近推出其Bora(捷達(dá))中型尺寸轎車并計(jì)劃今年初推出P0lo轎車。公司同樣計(jì)劃在不遠(yuǎn)的將來(lái)為其中業(yè)務(wù)投資22億美元。讀書報(bào)告—Shielding（屏蔽）ShieldingThetermshieldusuallyreferstoametallicenclosurethatcompletelyenclosesanelectronicproductoraportionofthatproduct.——屏蔽通常指將一個(gè)電子器件或其一部分放入一個(gè)金屬外殼中電磁屏蔽是電磁兼容技術(shù)的主要措施之一。即用金屬屏蔽材料將電磁干擾源封閉起來(lái)，使其外部電磁場(chǎng)強(qiáng)度低于允許值的一種措施；或用金屬屏蔽材料將電磁敏感電路封閉起來(lái)，使其內(nèi)部電磁場(chǎng)強(qiáng)度低于允許值的一種措施。屏蔽的作用Therearetwopurposesofashield,1、topreventtheemissionsoftheelectronicsoftheproductoraportionofthoseelectronicsfromradiatingoutsidetheboundariesoftheproduct。這里的動(dòng)機(jī)是為了防止那些排放造成產(chǎn)品不符合輻射限制或防止產(chǎn)品與其他電子產(chǎn)品造成干擾確保所研究電子器件的輻射場(chǎng)不受外界輻射場(chǎng)的干擾2、topreventradiatedemissionsexternaltotheproductfromcouplingtotheproduct’selectronics,whichmaycauseinterferenceintheproduct.為了防止空間輻射干擾影響研究的器件本身shieldingefficiency—屏蔽效能為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)理想和非常大的屏蔽效能值屏蔽層必須完全封閉的電子產(chǎn)品，并必須有孔，縫，槽或電纜，如無(wú)穿透。任何穿透屏蔽，除非妥善處理，可能會(huì)大大降低屏蔽的有效性。在有屏蔽體時(shí)，被屏蔽空間內(nèi)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與沒有屏蔽體時(shí)該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的比值。以dB為單位表示。定義：在有屏蔽體時(shí)，被屏蔽空間內(nèi)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與沒有屏蔽體時(shí)該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的比值。以dB為單位表示1、wire電線Supposeanearbyradiatingsourcesuchasanantennaradiatesanelectromagneticfield.Thisfieldwillbecoupledtothewire,generatingacurrentinit.Thiscurrentwillflowunimpededintotheenclosureandcoupletotheinternalelectronics.

假設(shè)在屏蔽殼外有一個(gè)發(fā)射輻射的天線，他所輻射的場(chǎng)會(huì)使屏蔽物內(nèi)伸出的導(dǎo)線中產(chǎn)生電流，這個(gè)電流會(huì)影響屏蔽殼內(nèi)部的電子器件2、holeoraperture孔洞

Fieldsinteriortotheshieldorexteriortoitwillradiatethroughthisaperture,thusreducingtheeffectivenessoftheshield.

在屏蔽物內(nèi)部或外部的場(chǎng)會(huì)通過(guò)孔洞泄漏出來(lái)，因此降低了電子器件的輻射場(chǎng)強(qiáng)度?；パa(bǔ)結(jié)構(gòu)輻射出的遠(yuǎn)場(chǎng)（由Babinet原則可得）：屏蔽效能的計(jì)算屏蔽物厚度為t，導(dǎo)電率為σ，介電常數(shù)ε，磁導(dǎo)率μ，并且定義了屏蔽性能SE屏蔽效能還可以分解三種現(xiàn)象的綜合作用結(jié)果，它們分別是：反射衰減、吸收衰減、多次反射R表示由左右接觸面反射所引起的反射衰減；A表示波穿過(guò)障礙時(shí)產(chǎn)生的吸收衰減；M表示多級(jí)反射和傳遞之后產(chǎn)生的附加作用結(jié)論屏蔽體對(duì)來(lái)自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。⑴當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí)，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對(duì)外來(lái)電磁波的抵消作用，從而達(dá)到屏蔽的效果。⑵當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí)，要采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。⑶在某些場(chǎng)合下，如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí)，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。許多人不了解電磁屏蔽的原理，認(rèn)為只要用金屬做一個(gè)箱子，然后將箱子接地，就能夠起到電磁屏蔽的作用。在這種概念指導(dǎo)下結(jié)果是失敗。

因?yàn)?，電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關(guān)系。真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個(gè)因素：一個(gè)是整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的，另一個(gè)是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體。屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)，最主要的一類是屏蔽體不同部分結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫