敖卓強(qiáng)

摘 要：目前汽車(chē)LED車(chē)燈在為汽車(chē)制造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn)。隨著汽車(chē)工業(yè)朝著智能化、電動(dòng)化、共享化以及網(wǎng)聯(lián)化的方向發(fā)展，汽車(chē)制造中所采用的電子設(shè)備也在不斷增加，其在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)形成強(qiáng)烈的電磁干擾，對(duì)其他電子設(shè)備的正常工作造成不利影響，甚至導(dǎo)致部分設(shè)備出現(xiàn)失靈的狀況，使行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)大幅度增加。其中對(duì)汽車(chē)LED車(chē)燈驅(qū)動(dòng)所造成的電磁干擾問(wèn)題受到廣泛關(guān)注。本文就目前汽車(chē)電子設(shè)備的EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以及車(chē)燈LED驅(qū)動(dòng)電磁干擾的形成機(jī)理及抑制措施進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)LED車(chē)燈;電磁干擾;抑制措施

0 引言

目前汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，極大地提高了汽車(chē)燈具在汽車(chē)安全領(lǐng)域中所占據(jù)的地位，特別是在夜間行車(chē)時(shí)，車(chē)燈的使用效果越來(lái)越受到廣泛關(guān)注，其質(zhì)量好壞直接影響著駕駛?cè)藛T、行人以及來(lái)往車(chē)輛的安全。隨著LED照明技術(shù)發(fā)展，其生產(chǎn)成本在不斷降低，并具有燈泡體積小、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間快、能耗低、造型設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)，在汽車(chē)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并成為汽車(chē)照明的首選。因此對(duì)汽車(chē)LED車(chē)燈驅(qū)動(dòng)所造成的電磁干擾問(wèn)題加強(qiáng)研究勢(shì)在必行。

1 汽車(chē)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范概述

目前汽車(chē)電子零部件產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)及種類(lèi)較多，就我國(guó)而言，汽車(chē)EMC標(biāo)準(zhǔn)主要是依據(jù)等同或者對(duì)國(guó)際及其他地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行部分修改，針對(duì)車(chē)輛內(nèi)部零部件的無(wú)線電干擾特性等制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中通過(guò)加強(qiáng)LED車(chē)燈設(shè)計(jì)，使電磁干擾問(wèn)題得以有效解決，確保其符合相關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)[1]。另外各標(biāo)準(zhǔn)體系之間應(yīng)進(jìn)行相互參考、相互對(duì)應(yīng)以及相互補(bǔ)充，同時(shí)也并非完全等同，并且在測(cè)試要求及測(cè)試方法方面也存在一定的差異性，因此通常整車(chē)生產(chǎn)廠家需要根據(jù)國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，制定比通用標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格的自身EMC標(biāo)準(zhǔn)。

2 車(chē)燈LED驅(qū)動(dòng)電磁干擾形成機(jī)理及相關(guān)抑制措施

電磁干擾三要素為干擾源、傳輸路徑和敏感設(shè)備，通常來(lái)說(shuō)，電磁干擾現(xiàn)象的發(fā)生，離不開(kāi)任何一個(gè)因素，電磁干擾現(xiàn)象都不會(huì)發(fā)生。對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，要滿足汽車(chē)行業(yè)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，需要從干擾源和傳輸路徑兩方面去解決。

LED驅(qū)動(dòng)主要因開(kāi)關(guān)管MOS、驅(qū)動(dòng)芯片IC、PCB走線高速信號(hào)輻射以及輸出二極管的反向恢復(fù)等導(dǎo)致干擾現(xiàn)象出現(xiàn)。在LED開(kāi)關(guān)控制驅(qū)動(dòng)器中，在驅(qū)動(dòng)IC輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用下，開(kāi)關(guān)MOS管以1MHz左右的頻率進(jìn)行高速接通或中斷，并驅(qū)動(dòng)IC以100kHz左右進(jìn)行電壓調(diào)整，在整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路回路中會(huì)產(chǎn)生高速的dv/dt、di/dt以及高次諧波。

針對(duì)因開(kāi)關(guān)MOS管和驅(qū)動(dòng)IC所產(chǎn)生的干擾問(wèn)題，可采取以下措施進(jìn)行解決：開(kāi)關(guān)MOS管在開(kāi)關(guān)控制LED驅(qū)動(dòng)器中，因?yàn)樯鲜鲈驎?huì)產(chǎn)生高次諧波及高速di/dt、dv/dt時(shí)，會(huì)因某前照燈打開(kāi)而導(dǎo)致車(chē)載收音機(jī)FM頻段中出現(xiàn)噪聲，其形成原因主要來(lái)自于車(chē)燈驅(qū)動(dòng)中的MOS管高速開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的高輻射所帶來(lái)的干擾噪聲，并被車(chē)載收音機(jī)所接收。在MOS管高速開(kāi)關(guān)進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，一旦出現(xiàn)電阻增大，可減小MOS管開(kāi)關(guān)的dv/dt，使電壓上升斜率減緩，從而使電磁干擾降低。同時(shí)還應(yīng)對(duì)MOS管損耗增加予以關(guān)注，此操作會(huì)使MOS管的溫度上升，因此需要對(duì)EMC與熱損耗進(jìn)行仔細(xì)權(quán)衡。而在驅(qū)動(dòng)IC輸出開(kāi)關(guān)工作頻率，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換成直流平整DC電壓，此操作需增加對(duì)應(yīng)濾波形式電路及相關(guān)串聯(lián)電感形式進(jìn)行諧波抑制，保證電路供電電壓直流平整，無(wú)諧波峰出現(xiàn)造成電路干擾。

針對(duì)輸出整流二極管產(chǎn)生的干擾問(wèn)題，可采用以下措施進(jìn)行解決：通常轉(zhuǎn)換效率較高的DC/DC結(jié)構(gòu)會(huì)應(yīng)用于遠(yuǎn)近光驅(qū)動(dòng)中，輸出端中包括了整流二極管VD，在其開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉過(guò)程中，會(huì)在其兩端形成正負(fù)交替變化電壓，如兩端通入正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，如通入電壓瞬間出現(xiàn)反向，則二極管上的電流也突然反向，之后開(kāi)始變小，形成反向截止?fàn)顟B(tài)，即二極管反向恢復(fù)現(xiàn)象。因電流下降并不會(huì)立即變?yōu)榱?，所以反向恢?fù)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生振蕩尖峰。為了有效解決干擾問(wèn)題，應(yīng)從干擾源入手，在二極管兩端對(duì)電阻A和電容C進(jìn)行并聯(lián)，構(gòu)成阻容吸收電路，并在二極管反向恢復(fù)瞬間，對(duì)反向恢復(fù)時(shí)的電流峰值進(jìn)行抑制，同時(shí)所產(chǎn)生的緩沖吸收效果也存在差異性，通常電阻值越大，導(dǎo)致吸收效果越差。另外吸收回路主要起到抑制電路中干擾噪聲的作用，并以熱能的方式將這部分能量消耗掉，能夠通過(guò)低成本的方式，從根本上使EMC干擾減小。

3 汽車(chē)LED車(chē)燈驅(qū)動(dòng)的電磁干擾傳輸路徑抑制措施

在電磁干擾產(chǎn)生時(shí)，還需要借助相應(yīng)的媒介進(jìn)行傳播，其中干擾噪聲主要借助于地線、電源線、信號(hào)線等，對(duì)其他設(shè)備造成影響，即主要為傳導(dǎo)方式;而由電壓電流變化所產(chǎn)生的電磁波，通過(guò)空間傳播的方式對(duì)其他設(shè)備造成影響，即為輻射方式。針對(duì)上述兩種傳輸路徑，可采取以下的抑制措施：

3.1 傳導(dǎo)

因干擾主要利用線束進(jìn)行傳播，在車(chē)體線束與汽車(chē)LED驅(qū)動(dòng)之間應(yīng)采取有效隔離措施，從而使LED驅(qū)動(dòng)所產(chǎn)生的干擾無(wú)法通過(guò)線束進(jìn)行傳播。其中通過(guò)EMI濾波技術(shù)的應(yīng)用，能夠使抑制傳導(dǎo)干擾取得明顯的成效。抑制傳導(dǎo)干擾主要通過(guò)在驅(qū)動(dòng)輸入端進(jìn)行EMI濾波器的接入，從源頭上對(duì)電磁干擾進(jìn)行抑制。

3.2 輻射

電磁波的傳播媒介主要為空氣，能夠?qū)⑵?chē)LED驅(qū)動(dòng)所產(chǎn)生的電磁波進(jìn)行輻射，同時(shí)也能接受來(lái)自外界電磁波輻射，并將其耦合至驅(qū)動(dòng)線路上。針對(duì)此現(xiàn)象，可采用于屏蔽的方式，有效避免輻射干擾。其中屏蔽方式包括了電纜屏蔽、屏蔽罩等。屏蔽罩通常采用馬口鐵、不銹鋼、鍍鋅鐵等材料，因此成本較高。另外屏蔽罩上會(huì)存在接縫和開(kāi)口部位，極容易導(dǎo)致電磁泄露，對(duì)屏蔽效果造成影響，因需要在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)開(kāi)口尺寸加強(qiáng)重視。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)從上述兩個(gè)方面，對(duì)車(chē)燈LED驅(qū)動(dòng)電磁干擾形成機(jī)理進(jìn)行分析，并對(duì)相應(yīng)的解決措施進(jìn)行探討，其中包括了電磁干擾源以及傳輸路徑。針對(duì)LED車(chē)燈驅(qū)動(dòng)的主要干擾源，即輸出整流二極管、開(kāi)關(guān)MOS管、驅(qū)動(dòng)IC以及PCB線路布局產(chǎn)生的電磁輻射等?？衫肕OS管開(kāi)關(guān)速度減緩、RC、LC吸收電路增加以及PCB走線環(huán)路面積減小等方法對(duì)干擾問(wèn)題予以解決。同時(shí)通過(guò)相關(guān)測(cè)試表明，上述方法能夠?qū)σ欢ǖ碾姶鸥蓴_現(xiàn)象予以消除。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊杰飛，侯元濤.汽車(chē)LED車(chē)燈驅(qū)動(dòng)的電磁兼容研究[C].2019中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集（4），2019.