浅谈数据线扼流圈改善电磁兼容问题使汽车更加安全.pdf

在现代汽车设计中，电子设备的比例逐年增加，带动了功能的丰富化，也相应地提高了汽车的安全性、可靠性和便利性。然而，随着功能的增多，汽车总线系统需要满足更多样化的控制单元之间的可靠通信需求，尤其是涉及安全性关键的应用，例如引擎控制、防抱死刹车系统(ABS)、以及安全气囊等。本文讨论了数据线扼流圈在改善汽车电磁兼容性问题中的作用，重点介绍了如何使用共模扼流圈(CMC)以增强汽车网络的电磁兼容性，从而提高汽车的整体安全性。 电磁兼容性（EMC）是汽车电子设计中一项重要指标，它要求电子设备在复杂电磁环境中能够正常运行，既不干扰其他设备，也不被其他设备干扰。电磁干扰（EMI）可以通过辐射或耦合的方式影响电子设备的正常工作，而电磁兼容性问题可能导致功能失效甚至控制装置的损害。为解决这一问题，汽车电子工程师通常需要区分差模干扰和共模干扰，并采取相应措施最小化这些干扰。 差模干扰通常与数据信号重合，而共模干扰则与地线相关，并源于电子设备不平衡性和寄生效应。为减少共模干扰，需要特别注意总线信号线的布线、终端滤波器、连接器以及电路板的布局。寄生电容和电感，以及总线信号引线在电路板上的布局不均衡性都可能导致共模干扰的产生。 测试电磁兼容性的一种常用方法是直接射频功率注入（DPI）法，该方法将来自信号发生器的信号注入总线引线中，并观察信号输出。通过这种方法可以确定总线系统的射频抗扰性。另一个与电磁兼容性密切相关的参数是干扰辐射，即总线系统可能对其他电子元件造成的干扰。干扰辐射的测量通常通过测试接收机来完成，该设备能够测量总线及所有输入输出处的共模电压。 在汽车电子系统中，控制器局域网（CAN）和FlexRay总线系统被广泛应用于传输关键控制信号。CAN总线能够达到最高1Mbit/s的数据速率，而FlexRay总线更进一步，能够达到最高10Mbit/s的数据速率，并具有更高的时延确定性和故障容错能力。为确保这些总线系统满足高级电磁兼容性要求，通常会采用双绞线物理层和优化的数据传送协议。 文章提到了由爱普科斯生产的B82789共模扼流圈产品，该产品能够提高CAN总线系统的射频抗扰性并减少干扰辐射。B82789系列扼流圈工作电压为42VAC或80VDC，其额定电感范围为11至100μH之间，额定电流范围为150至300mA。在使用这些扼流圈时，虽然较高的电感值可以增强电磁兼容性，但也可能影响信号完整性。因此，在选择扼流圈时，还需要考虑杂散电感、信号完整性、接地漂移和引线坚固性等因素。 FlexRay系统由于其更高的数据速率，对信号完整性要求更为严格。因此，设计时需要仔细检查信号完整性，以确保数据传输的可靠性。眼图是评估FlexRay系统信号完整性的有效工具，它通过分析数据信号的曲线是否在规定的阴影范围内来判断信号是否满足传输要求。由于FlexRay的设计目标是满足未来汽车网络更高要求，其对电磁辐射和电磁干扰的测量方法与CAN总线相似，但需要更严密的测试来确保信号完整性。 总结来说，本文详细介绍了数据线扼流圈在提高汽车电磁兼容性方面的重要作用，并探讨了不同类型总线系统，特别是CAN和FlexRay总线系统的电磁兼容性要求。文章强调了在日益复杂的汽车电子环境中，采用合适的扼流圈产品来抑制干扰和提高信号完整性，对于保障汽车关键功能的安全可靠运行至关重要。