時(shí)運(yùn)亭，韓 慧，馬鵬飛，黃瑋瑋

（中國(guó)重型汽車技術(shù)中心，山東 濟(jì)南 250000）

淺談軍用越野車輛電控系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)

時(shí)運(yùn)亭，韓 慧，馬鵬飛，黃瑋瑋

（中國(guó)重型汽車技術(shù)中心，山東 濟(jì)南 250000）

為達(dá)到GJB 1389A 《系統(tǒng)電磁兼容性要求》的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)軍用越野車輛整車電器控制模塊進(jìn)行電磁兼容抗干擾性設(shè)計(jì)，并給出詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案和方法。

軍用越野車輛；電器控制模塊；電磁抗干擾；電磁干擾源；敏感源

1 設(shè)計(jì)輸入

軍用越野車輛電控系統(tǒng)以產(chǎn)品整個(gè)壽命周期內(nèi)的典型電磁環(huán)境條件和GJB 1389A 《系統(tǒng)電磁兼容性要求》、GJB 151B 《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》、ECE R10《關(guān)于就電磁兼容性方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定》中規(guī)定的EMC要求為設(shè)計(jì)指標(biāo)。其電控系統(tǒng)采取分級(jí)保護(hù)、逐步削弱的設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮構(gòu)成電磁干擾的3要素，即電磁干擾源、耦合路徑及敏感源，并據(jù)此進(jìn)行電控系統(tǒng)的防電磁干擾設(shè)計(jì)。

2 電磁干擾源設(shè)計(jì)

越野車由于其軍用車輛的特殊性，可能會(huì)處于各種復(fù)雜的電磁環(huán)境內(nèi)。如果遭遇雷電、電磁脈沖等外部瞬態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生的干擾會(huì)感應(yīng)到互連電纜上產(chǎn)生脈沖及阻尼正弦瞬變形式的信號(hào)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)從供電電源、電磁輻射和防靜電3方面考慮。

1）供電電源 供電電源包括整車供電電源，由各個(gè)零部件ECU供電電源構(gòu)成，其由負(fù)載的通斷過(guò)渡過(guò)程、半導(dǎo)體元件的非線性脈沖等因素成為電磁干擾源。對(duì)供電電源按以下方法進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)（圖1）：①脈沖電壓的吸收，對(duì)脈沖電壓的電磁干擾采用壓敏電阻、固體放電管或瞬態(tài)電壓抑制二極管來(lái)吸收，將電壓鉗制在允許的范圍內(nèi)；②單片機(jī)系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)采用供電分離的電源模式；③電源輸入端和輸出端增加濾波網(wǎng)絡(luò)。

2）電磁輻射 ①車輛中所選用的主要控制器均采用金屬外殼結(jié)構(gòu)，整體導(dǎo)電氧化，殼體接縫處采用屏蔽橡膠繩，提高導(dǎo)電連續(xù)性。②屏蔽相關(guān)線束，合理規(guī)劃線束。線束布置上使小功率敏感電路緊靠信號(hào)源，大功率干擾電路緊靠負(fù)載，盡可能分開(kāi)小功率電路和大功率電路，減小線束間的感應(yīng)干擾和輻射干擾。③合理布置螺釘間距，縮短殼體搭接縫隙，減少電磁泄露。

圖1 電磁兼容設(shè)計(jì)

3）防靜電 靜電場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)絕緣介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生電暈放電或火花放電，形成靜電干擾，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。防靜電設(shè)計(jì)的方法：① 元器件選擇遵循GJB 3404《電子元器件選用管理要求》；② 選用靜電放電不敏感的元器件（4～16kV）；③ 采用靜電屏蔽和搭鐵措施，將靜電產(chǎn)生的電荷引走；④ 增加串聯(lián)電阻降低靜電放電電流，增加并聯(lián)元件旁路靜電放電電流。

3 耦合路徑設(shè)計(jì)

根據(jù)電磁干擾可能傳播的路徑，盡量切斷其路徑，或降低與電磁干擾耦合的能力。

1）電路性耦合 當(dāng)2個(gè)電路存在公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路的電參數(shù)通過(guò)公共阻抗對(duì)另一個(gè)電路的電參數(shù)產(chǎn)生影響。而這種影響造成誤動(dòng)作時(shí)，即為通過(guò)電路性耦合的路徑產(chǎn)生的電磁干擾。電路性耦合的電磁兼容設(shè)計(jì)方法：①對(duì)共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電磁干擾，采用不同的電源分別供電的方法，以去除共電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電路性耦合。②對(duì)共回路導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁干擾，采用對(duì)導(dǎo)線阻抗加以限制或去耦的方法，以減低共回路導(dǎo)線產(chǎn)生的電路性耦合。

2）電容性耦合 任何2個(gè)導(dǎo)體之間都存在著電容。電容值與介質(zhì)的介電常數(shù)和2個(gè)導(dǎo)體的有效面積成正比、與2個(gè)導(dǎo)體之間的距離成反比。電容性耦合的電磁兼容設(shè)計(jì)方法：①加大2個(gè)導(dǎo)體間的距離；②縮短2個(gè)導(dǎo)體的長(zhǎng)度；③避免2個(gè)導(dǎo)體平行走線。

3）電感性耦合 任何2個(gè)回路之間存在著互感?；ジ兄蹬c介質(zhì)的導(dǎo)磁率成正比，并與2個(gè)回路的幾何尺寸有關(guān)。電感性耦合的電磁兼容設(shè)計(jì)方法：①盡量減小干擾源電流的變化速度；②加大2個(gè)回路間的距離，縮短2個(gè)回路的長(zhǎng)度，避免2個(gè)回路平行走線，縮小2個(gè)回路的面積并減低重合度，以盡量減小2個(gè)回路間互感。

4 敏感源設(shè)計(jì)

通常用敏感度來(lái)描述敏感設(shè)備對(duì)電磁干擾響應(yīng)的程度。敏感度越高，表示對(duì)干擾作用響應(yīng)的可能性越大，即抗電磁干擾的能力越差。電子設(shè)備的敏感度主要取決于它的靈敏度和頻帶寬度。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需在信號(hào)輸入部分加入阻容濾波、過(guò)壓保護(hù)等措施以提高電路的可靠性。

1）模擬信號(hào) 模擬信號(hào)處理的原理框圖見(jiàn)圖2。針對(duì)控制器，每路通道選擇合理濾波時(shí)間常數(shù)，既不影響信號(hào)反應(yīng)速度，又能實(shí)現(xiàn)較好的濾波效果。

2）數(shù)字信號(hào)處理 數(shù)字信號(hào)調(diào)理的原理框圖見(jiàn)圖3。

圖2 模擬信號(hào)處理的原理框圖

圖3 數(shù)字信號(hào)調(diào)理的原理框圖

3）頻率信號(hào)處理 電磁式(VR)信號(hào)和霍爾式(HALL)信號(hào)的處理電路框圖分別見(jiàn)圖4和圖5。

圖4 電磁式信號(hào)處理電路框圖

圖5 霍爾式信號(hào)處理電路框圖

5 小結(jié)

通過(guò)多輪車輛產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)銷售及出口認(rèn)證，特別是通過(guò)樣車在中國(guó)汽車技術(shù)研究中心進(jìn)行的整車電子兼容試驗(yàn)測(cè)試，采用本設(shè)計(jì)方法所做的樣車足夠滿足相關(guān)法規(guī)要求。

［1］ 趙家貴.電子電路設(shè)計(jì)［M］.北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2005.

［2］ 王培章，錢祖平，于同彬.電磁兼容技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

（編輯 凌 波）

Electromagnetic Compatibility Design of Military Off-road Vehicles

SHI Yun-ting, HAN Hui, MA Peng-fei, HUANG Wei-wei
(China National Heavy Duty Truck Group Technical Centre, ji’nan 250000, China)

To achieve requirements in Standard GJB 1389A "Electromagnetic compatibility requirements for systems", this paper puts forward a electromagnetic immunity design for vehicle electrical control unit on military offroad vehicles, as well as detailed design program and methods.

military off-road vehicle; electrical control unit; electromagnetic immunity; EMI source; sensitive source

U469.3

A

1003-8639（2017）07-0005-02

2017-06-29

時(shí)運(yùn)亭（1983-），男，江蘇人，工程師，主要從事整車電器設(shè)計(jì)工作。