CAN一致性测试系统之地偏移测试

2018-12-05 07:26:00 来源:EEFOCUS
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伴随越来越多的高科技汽车电子产品的开发与应用,如何解决汽车电子系统的电磁兼容问题,提高汽车的可靠性和安全性,已经成为一个非常重要和迫切的问题。然而接地设计作为根治电磁兼容问题方法之一,地偏移测试显得就尤为重要了,因此本文对接地设计及地偏移测试进行了解读。
 
一、整车系统接地设计
1、地线的意义
 
地线在汽车上不仅仅是一个接点,它是一个综合的系统的汽车电气系统,它的主要功能有:
 
提供给直流负载、交流负载和瞬变负载电流回路,连接蓄电池或发电机的负极端;
 
提供电压给传感器、通讯系统、单端数字输入等;
 
静电屏蔽,隔离外部RF辐射;
 
提供静电放电泄流,ESD保护;
 
汽车天线的地平面;
 
降低电平,减小腐蚀。
 
2、地线可靠性
 
地线回路的可靠性主要由以下几个主要关键因素决定:
 
接地金属的连接面,包括接地板之间、接地线和接地板之间的连接情况;
 
涂覆层及润滑油对传导地线连接板及其紧固件的影响;
 
潜在的腐蚀;
 
潜在的机械退化。
 
3、汽车上接地的符号以及接地回路见下
 
 
整车电气地:主要为 DC 回路中发电机和蓄电池,以及 AC 回路中所有产品 RF 地;
 
 
整车结构地:标识为汽车结构件(例如发动机、白车身等)接地标识;
 
 
产品电路接地:产品电路接地,包括模拟地、数字地都可以使用此符号;
 
4、实车使用的接地结构图
 
图 1 实车的接地结构图
 
此为实车使用的接地结构图,其中所有的接地最终回到蓄电池和发电机的负极端。随着频率的增大,回路的阻抗也会增大,最终会导致电流流过不希望的回路,出现共模干扰,进而产生EMC效应,损坏产品。
 
那么大家会问为什么地偏移会产生共模干扰呢?提到共模干扰不得不说差模干扰,下面我们一起了解一下吧。
 
二、共模干扰与差模干扰
电器设备的通信线, 与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线分别做为往返线路传输, 我们称之为"差模";另一种是两根导线做去路,地线做返回传输, 我们称之为"共模"。
 
图 2
 
如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的,我们称之为"差模";而黄信号是在信号与地线之间传输的,我们称之为"共模"。
任何两根电源线或通信线上所存在的干扰,均可用共模干扰和差模干扰来表示:共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。在一般情况下,共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。图3为共模干扰。
 
图 3
 
共模干扰的电流大小不一定相等,但是方向(相位)相同的。电气设备对外的干扰多以共模干扰为主,外来的干扰也多以共模干扰为主,共模干扰本身一般不会对设备产生危害,但是如果共模干扰转变为差模干扰,干扰就严重了,因为有用信号都是差模信号。如图4为差模干扰。
 
图 4
 
差模干扰的电流大小相等,方向(相位)相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续,以及信号回流路径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。
 
发生了地偏移为了保证车网络能够正常通信,没有错误帧的出现,需要进行整车的地偏移测试。
 
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