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IFM KI0021長期以來,電磁兼容(EMC)一直是電動(dòng)汽車(EV)以及混合電動(dòng)汽車和(HEV)系統(tǒng)關(guān)注的主要問題。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)(ICE)車輛本質(zhì)上是機(jī)械的,而電子設(shè)備屬于機(jī)械動(dòng)力裝置的配套。但是,EV和HEV卻大不相同。 使用高壓電池,電動(dòng)機(jī)和充電器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 這些高壓汽車系統(tǒng)很容易引起EMC問題。幸運(yùn)的是,有多種減少隔離系統(tǒng)中的EMC的可靠技術(shù)。 在著手改善EMI之前,必須了解標(biāo)準(zhǔn)和測試中使用的基本術(shù)語。 EMC指的是設(shè)備的抗擾性和發(fā)射特征,而EMI僅關(guān)注設(shè)備的發(fā)射數(shù)值。CISPR 25是用于車輛的最常見的EMC標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)規(guī)定了EMI和抗擾性要求。 抗干擾能力是設(shè)備在存在干擾的情況下正確運(yùn)行的能力。降低設(shè)備的EMI通常可以提高其對(duì)外界的干擾,因此許多設(shè)計(jì)人員主要致力于降低EMI并讓抗擾性得到優(yōu)化。 在CISPR 25中,EMI分為傳導(dǎo)和輻射發(fā)射限值。兩者之間的區(qū)別非常直觀。 EMI通過電源,信號(hào)線或其他線纜從一個(gè)設(shè)備傳導(dǎo)到另一個(gè)設(shè)備。另一方面,輻射EMI穿過電磁場傳播,從而干擾另一個(gè)設(shè)備。CISPR 25的EMI標(biāo)準(zhǔn)可確保在特定的測試條件下傳導(dǎo)和輻射的發(fā)射低于的閾值,以減少車輛系統(tǒng)彼此干擾的機(jī)會(huì)。 共模是麻煩 任何EMI討論的中心都是差模電流和共模電流。由于共模電流通常會(huì)引起EMI,因此絕大多數(shù)電路都使用差模電流工作。圖1說明了平衡差分信號(hào),其中包括用于返回電流的專用導(dǎo)體。不幸的是,返回電流通常會(huì)找到一條替代的,更長的返回源的路徑,并產(chǎn)生一個(gè)共模電流。 圖1 平衡差模電流返回電流的路徑。 共模電流在兩個(gè)路徑中造成不平衡,從而導(dǎo)致發(fā)射輻射,如圖2所示。幸運(yùn)的是,可以通過一些設(shè)計(jì)改進(jìn)來減少共模電流。然而,在探索這些方法之前,高壓車輛系統(tǒng)還存在其他隔離挑戰(zhàn)。 圖2 平衡差分信號(hào)系統(tǒng)中顯示的共模電流。 隔離有助于減輕EMI 隔離,尤其是數(shù)字隔離,是推動(dòng)電動(dòng)汽車革命的基本技術(shù)之一。隔離設(shè)備允許跨越分隔高電壓域和低電壓域的高阻抗勢(shì)壘進(jìn)行安全通信和信號(hào)發(fā)射。這些電源域的分離在兩個(gè)電路之間創(chuàng)建了高阻抗路徑,如圖3所示。 圖3 隔離在系統(tǒng)中的兩個(gè)接地之間產(chǎn)生了很高的阻抗,有效地消除了彼此之間的電氣連接。 這種高阻抗路徑會(huì)給共模電流帶來一個(gè)問題,該共模電流是由僅在一側(cè)的電壓變化引起的。這些感應(yīng)電流必須找到返回其源極的路徑,并且由于存在隔離柵,它們所選擇的路徑通常較長,無法準(zhǔn)確定義且具有高阻抗。這些路徑的較大環(huán)路面積導(dǎo)致輻射發(fā)射增加。值得慶幸的是,可以通過使用傳統(tǒng)的EMI實(shí)踐并針對(duì)數(shù)字隔離器進(jìn)行一些修改來減少此問題和其他EMI問題。
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