汽车连接器的电磁干扰预防和解决

当今，汽车内的电子体系的时钟频率为几百兆赫，所用脉冲的前后沿在亚纳秒规划，高质量视频电路也用以亚纳秒级的象素速率。这些较高的处理速度表清楚工程上遭到不断的应战。那么怎样防范和处理汽车连接器电磁搅扰的问题值得咱们注重。电路上振荡速率变得更快(上升/下降时间)，电压/电流高低变得更大，问题变得更多。因而，今天同早年比较，处理电磁兼容性(EMC)就更艰难了。在电路的两个波节之前，快速改动的脉冲电流，表清楚所谓差模噪声源，电路周围的电磁场可以耦合到其它元件上和侵入连接部分。经理性或容性耦合的噪声是共模搅扰。射频搅扰电流是彼此相同的，体系可以建模为：由噪声源、“受害电路”或“接受者”和回路(一般是底板)组成。用几个因历来描绘搅扰的大小：噪声源的强度、搅扰电流盘绕面积的大小、改动速率。所以，虽然在电路中有很可能产生不期望的搅扰，噪声几乎总是共模型的。一旦在输入/输出(I/O)汽车连接器和机壳或地平面之间接入电缆，有某些RF电压呈现时，导致几毫安的RF电流就能足以超越容许的发射电频。

噪声的耦合和传达共模噪声是由于不合理的规划产生的。有些典型的原因是不同线对中单个导线的长度不同，或到电源平面或机壳的距离不同。另一个原因是元件的缺陷，如磁感应线圈与变压器，电容器与有源器材(例如运用特其他集成电路(ASIC))。磁性元件，特别是所谓“铁芯扼流圈”型贮能电感器，是用在电源变换器之中的，总是产生电磁场。磁路中的气隙相当于串联电路中的一个大电阻，那儿要消耗较多的电能。所以，铁芯扼流圈，绕制在铁氧体棒上，在棒周围产生强的电磁场，在电极附近有强的场强。在运用回描结构的开关电源中，变压器上必定有一个空位，其间有很强的磁场。在其中坚持磁场适合的元件是螺旋管，使电磁场沿管芯长度方向分布。这就是在高频作业的磁性元件优选螺旋结构的原因之一。不恰当的去耦电路一般也变成搅扰源。假定电路要求大的脉冲电流，以及部分去耦时不能保证小电容或非常高的内阻需求，则由电源回路产生的电压就下降。这相当于纹波，或许相当于终端间的电压快速改动。由于封装的杂散电容，搅扰能耦合到其它电路中去，引起共模问题。当共模电流污染I/O接口电路时，该问题有必要处理在经过汽车连接器之前。不同的运用，主张用不同的方法来处理这个问题。在视频电路中，那儿I/O信号是单端的，且共用同一一同回路，要处理它，用小型LC滤波器滤掉噪声。在低频串联接口网络中，有些杂散电容就满意将噪声分流到底板上。差分驱动的接口，如以太，一般是经过变压器耦合到I/O区域，是在变压器一侧或两头的中心抽头供给耦合的。这些中心抽头经高压电容器与底板相连，将共模噪声分流到底板上，以使信号不产生失真。在I/O区域内的共模噪声没有一个通用方法来处理全部类型的I/O接口的问题。规划师们的首要方针是将电路规划好，而常常疏忽了一些视为简略的细节。一些基本规律能使噪声在抵达汽车连接器早年，降至小：1)将去耦电容设置在紧挨负载处。2)快速改动的前后沿的脉冲电流，其环路规范应小。3)使大电流器材(即驱动器和ASIC)远离I/O端口。4)测定信号的完整性，以保证过冲和下冲小，特别是关于大电流的要害性信号(如时钟，总线)。5)运用部分滤波，如RF铁氧体，可吸收RF搅扰。6)供给低阻抗搭接到底板上或在I/O区域的基准在底板上。射频噪声和汽车连接器即使工程师选用许多上述所列的防范方法，来减小在I/O区内的RF噪声，还不能保证这些防范方法能否成功地满意满意发射要求。有些噪声是传导搅扰，即在内部电路板上按共模电流活动。这个搅扰源是在底板和电路等之间。所以，这个RF电流必定经过低阻抗(在底板和载信号线之间)的通路活动。假定汽车连接器没呈现满意低的阻抗(与底板的搭接处)，这RF电流经杂散电容活动。当这RF电流流过电缆时，不可避免地产生发射。使共模电流注入到I/O区的另一机理，是附近有强的搅扰源的耦合。甚至有些“屏蔽”汽车连接器也无用，由于搅扰源就在汽车连接器附近，如PC机环境。假定在汽车连接器和底板之间有一个缺口，此场所感应的RF电压可以使EMC功用下降。屏蔽汽车连接器方法有，加指形簧片或垫片。汽车连接器的搭接，是在汽车连接器和机壳之间填满空处。这个方法要求有一个衬垫。金属衬垫较好，只需处理适合，也就是说，只需表面不被污染，只需手不触及或损坏衬垫以及只需有满意的压力，以坚持好的、低阻抗的接触。其他方法是汽车连接器装接头片或许把汽车连接器设备在机壳上。此刻，大接触面略微小些，且应严格控制接头片的规范和弹性。设备屏蔽汽车连接器时，在机壳上开口，开口的一侧要去掉油污，要细心制作，若公差不适合，导致汽车连接器在机壳内堕入太深，使搭接连续。每位EMC工程师知道，在“极好”的体系傍边，这个问题必定要满意发射要求，并在生产线及时查看。未紧固的或曲折的衬垫，设备于要害区域的油污上，将失效。由于下述原因选用了EMI汽车连接器1)导电发泡塑料是极端柔软的，且能放在汽车连接器的整个周围。这就消除了与另一机壳、衬垫有关的问题。2)机械工程师可以在体系机壳可接纳的公差规划内设备汽车连接器。3)汽车连接器与机壳结束低阻抗搭接，以保证超卓接触。机壳壁内侧上的衬垫，当要涂漆有遮盖要求时，可以用更柔软的材料。4)要求强逼冷却的规划，衬垫好有另一特征：汽车连接器和机壳壁之间的缝应密封起来，以减少气漏。在有尘土的环境中，衬垫要起到体系内坚持洁净。

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