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0 引言

隨著機動車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，在機動車狹小的內(nèi)部空間匯聚的電子器件和模塊數(shù)量越來越多，這導致機動車的電磁兼容（EMC）問題日益復雜。在功能上，智能中控、輔助駕駛和無人駕駛等智能化系統(tǒng)的應用也是研究熱點。然而，如果涉及機動車行車安全的零部件受到電磁干擾而出現(xiàn)性能下降，將會直接威脅駕乘人員的生命和財產(chǎn)安全。因此，機動車整車廠和零部件廠都對機動車零部件的EMC性能提出越來越高的要求，相應的標準也越來越嚴格。從測試類型上，機動車零部件的EMC測試可以分為發(fā)射類和抗擾度類。其中，發(fā)射類EMC測試主要測試受試設備（DUT）對外部的電磁發(fā)射水平，目的是把DUT的對外發(fā)射電平控制在需要的水平以下；抗擾度類測試是測試DUT對來自外部電磁干擾的免疫能力，以確保DUT具備足夠的抗擾性能。

機動車報警喇叭通常以一定頻率不斷高聲鳴叫報警，是典型的瞬態(tài)電流工作設備。每個鳴叫周期的開始與結(jié)束都伴隨著瞬間的工作電流變化，具有較強的電磁發(fā)射，這對其他零部件的正常工作造成了嚴重的威脅。另外，機動車報警喇叭的對外電磁發(fā)射主要沿電源線對外產(chǎn)生傳導發(fā)射，因此，傳導發(fā)射測試是機動車報警喇叭在EMC測試中面臨的典型挑戰(zhàn)。本文從EMC三要素出發(fā)，通過實驗分析了機動車報警喇叭傳導發(fā)射整改方法。

1 機動車報警喇叭的傳導發(fā)射測試系統(tǒng)

如圖1所示為機動車報警喇叭的傳導發(fā)射測試系統(tǒng)框圖，依據(jù) CISPR 25：2016 / GB/T 18655-2018標準要求對被測機動車報警喇叭進行測試布置。其中，機動車報警喇叭作為DUT，DUT及其線束被放置在非導電、低相對介電常數(shù)材料上，距參考接地平面上方50 mm的位置； DUT距離人工網(wǎng)絡的長度為200 mm。電源線的傳導發(fā)射測量依據(jù)標準在0.15～30 MHz頻率范圍內(nèi)依次對電源正極線和電源回線進行測量。被測量電源線對應的人工網(wǎng)絡測量端口通過射頻同軸電纜穿過暗室的接口板，連接至EMI接收機。未被測量電源線對應的人工網(wǎng)絡測量端口接50 Ω負載。

圖1 機動車報警喇叭的傳導發(fā)射測試系統(tǒng)

2 整改前測試數(shù)據(jù)

被測機動車報警喇叭為直流27 V供電，測試中分別對其+27 V供電線和GND線分別進行測量，由于該兩根線測試數(shù)據(jù)接近，因此取其+27 V供電線進行分析。如圖2所示為某機動車報警喇叭的傳導發(fā)射整改前測試數(shù)據(jù)，可見超標較為明顯，特別是在150 kHz處，平均值超限值約19 dB。此外，經(jīng)過輻射發(fā)射測試，發(fā)現(xiàn)該DUT的輻射發(fā)射場強也明顯超標。

圖2 整改前的測試數(shù)據(jù)

3 整改分析

以干擾源、傳播路徑和接收設備的EMC三要素為分析出發(fā)點，首先確定干擾源的來源和成分。其中，干擾源的成分分析主要是分辨共模信號分量和差模信號分量。由圖2中整改前測試數(shù)據(jù)可見，干擾信號主要集中在10 MHz之前，因此，主要分析150 kHz ～ 30 MHz頻率范圍內(nèi)的信號。通過某商用共模/差模信號分離網(wǎng)絡對DUT進行共模干擾分量和差模干擾分量測量。

如圖3所示為共模干擾信號分量試驗數(shù)據(jù)，可見共模干擾信號分量的電磁發(fā)射水平較低，且遠低于標準限值。如圖4所示為差模干擾信號分量試驗數(shù)據(jù)，可見差模干擾信號分量的電磁發(fā)射水平較高，接近圖2中整改前測試數(shù)據(jù)且明顯超過標準限值。

圖3 共模干擾信號分量試驗數(shù)據(jù)

圖4 差模干擾信號分量試驗數(shù)據(jù)

由以上測試數(shù)據(jù)可見，干擾信號的類型幾乎全部為差模干擾信號。因此，主要選用差模抑制器件進行傳導騷擾整改。此外，為了達到理想的整改效果，需要定位干擾源位置，從源頭上切斷干擾源的傳播路徑，以防止過長的干擾信號傳輸路徑構(gòu)成發(fā)射天線，產(chǎn)生較大的輻射發(fā)射干擾。對DUT的PCB板進行干擾源定位分析，即采用近場掃描系統(tǒng)對該PCB板進行掃描，掃描過程中該PCB板處于正常工作狀態(tài)。由整改前的試驗數(shù)據(jù)可見，干擾信號集中的頻段主要是 10 MHz之前，因此，主要分析 150 kHz ～30 MHz頻率范圍內(nèi)的信號。如圖5所示為PCB板近場掃描試驗數(shù)據(jù)。

圖5 PCB板近場掃描試驗數(shù)據(jù)

可見在PCB大部分區(qū)域均有比較明顯的近場發(fā)射，特別是橫6縱5方塊區(qū)域。通過與PCB板的元器件比對對干擾源進行定位，確定干擾源為PCB上的一個開關(guān)三極管。如圖6所示為干擾源位置的確定圖，深色實線區(qū)域為開關(guān)三極管，藍色虛線為在三極管的基極和集電極兩個引腳對地分別連接一個電容器。

整改后經(jīng)過測試，該DUT的傳導發(fā)射電平有顯著降低，符合限值要求，并有較大的通過裕量。但是，由于在三極管引腳加了濾波電容，對三極管輸出PWM信號的上升沿和下降沿進行了平緩，即降低了開關(guān)速度，從而增加了EUT的啟動時間，對使用者造成明顯啟動延遲的使用體驗。該啟動延遲現(xiàn)象不滿足主機廠的要求，因此，需要進一步平衡濾波效果和啟動延遲現(xiàn)象。

圖6 干擾源位置的確定

4 整改結(jié)果

由以上分析，減小了所施加電容的容值，同時，為了提高濾波電容的濾波效果，采用貼片電容來減小寄生電感參數(shù)。替換兩個濾波電容后，EUT的啟動延遲現(xiàn)象得到較大的改善，滿足主機廠的設計要求。如圖7所示為最終整改使用的抑制器件，在同樣位置的兩個插件電容替換為兩個更小容值的貼片電容。

圖7 最終整改使用的抑制器件

如圖8所示為最終整改后的傳導發(fā)射試驗數(shù)據(jù)，可見該數(shù)據(jù)符合標準限值的要求，最小通過裕量為1.8 dB。同時，輻射發(fā)射試驗也有較大的通過裕量。

圖8 最終整改后的測試數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

在實驗分析中發(fā)現(xiàn)，傳導發(fā)射測試和輻射發(fā)射測試具有一定的相關(guān)性，在進行傳導發(fā)射的整改過程中，應該同時考慮對輻射發(fā)射測試的影響。在EMC整改過程中，應緊緊圍繞EMC三要素，首先定位干擾源，分析干擾源的共模和差模成分，選擇合適的濾波器件；然后確定傳播路徑，從源頭切斷傳播路徑來避免因天線效應引起輻射發(fā)射。此外，EMC的整改應該在整改效果、成本和DUT功能體現(xiàn)之間尋求平衡點，使DUT既滿足EMC測試標準要求又可以正常工作。