伴隨越來(lái)越多的高科技汽車(chē)電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，如何解決汽車(chē)電子系統(tǒng)的電磁兼容問(wèn)題，提高汽車(chē)的可靠性和安全性，已經(jīng)成為一個(gè)非常重要和迫切的問(wèn)題。然而接地設(shè)計(jì)作為根治電磁兼容問(wèn)題方法之一，地偏移測(cè)試顯得就尤為重要了，本文將對(duì)接地設(shè)計(jì)及地偏移測(cè)試進(jìn)行了解讀。整車(chē)系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)

1、地線(xiàn)的意義

地線(xiàn)在汽車(chē)上不僅僅是一個(gè)接點(diǎn)，它是一個(gè)綜合的系統(tǒng)的汽車(chē)電氣系統(tǒng)，它的主要功能有：

提供給直流負(fù)載、交流負(fù)載和瞬變負(fù)載電流回路，連接蓄電池或發(fā)電機(jī)的負(fù)極端；

提供電壓給傳感器、通訊系統(tǒng)、單端數(shù)字輸入等；

靜電屏蔽，隔離外部RF輻射；

提供靜電放電泄流，ESD保護(hù)；

汽車(chē)天線(xiàn)的地平面；

降低電平，減小腐蝕。

2、地線(xiàn)可靠性

地線(xiàn)回路的可靠性主要由以下幾個(gè)主要關(guān)鍵因素決定：

接地金屬的連接面，包括接地板之間、接地線(xiàn)和接地板之間的連接情況；

涂覆層及潤(rùn)滑油對(duì)傳導(dǎo)地線(xiàn)連接板及其緊固件的影響；

潛在的腐蝕；

潛在的機(jī)械退化。

3、汽車(chē)上接地的符號(hào)以及接地回路見(jiàn)下

整車(chē)電氣地：主要為 DC 回路中發(fā)電機(jī)和蓄電池，以及 AC 回路中所有產(chǎn)品 RF 地；

整車(chē)結(jié)構(gòu)地：標(biāo)識(shí)為汽車(chē)結(jié)構(gòu)件（例如發(fā)動(dòng)機(jī)、白車(chē)身等）接地標(biāo)識(shí)；

產(chǎn)品電路接地：產(chǎn)品電路接地，包括模擬地、數(shù)字地都可以使用此符號(hào)。

4、實(shí)車(chē)使用的接地結(jié)構(gòu)圖

圖1 實(shí)車(chē)的接地結(jié)構(gòu)圖

此為實(shí)車(chē)使用的接地結(jié)構(gòu)圖，其中所有的接地最終回到蓄電池和發(fā)電機(jī)的負(fù)極端。隨著頻率的增大，回路的阻抗也會(huì)增大，最終會(huì)導(dǎo)致電流流過(guò)不希望的回路，出現(xiàn)共模干擾，進(jìn)而產(chǎn)生EMC效應(yīng)，損壞產(chǎn)品。

那么大家會(huì)問(wèn)為什么地偏移會(huì)產(chǎn)生共模干擾呢？提到共模干擾不得不說(shuō)差模干擾，下面我們一起了解一下吧。

共模干擾與差模干擾

電器設(shè)備的通信線(xiàn)，與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線(xiàn)路，至少有兩根導(dǎo)線(xiàn)，這兩根導(dǎo)線(xiàn)作為往返線(xiàn)路輸送電力或信號(hào)，在這兩根導(dǎo)線(xiàn)之外通常還有第三導(dǎo)體，這就是"地線(xiàn)"。

電壓和電流的變化通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳輸時(shí)有兩種形態(tài)：

一種是兩根導(dǎo)線(xiàn)分別做為往返線(xiàn)路傳輸， 我們稱(chēng)之為"差模"；

另一種是兩根導(dǎo)線(xiàn)做去路，地線(xiàn)做返回傳輸， 我們稱(chēng)之為"共模"。

圖2

如上圖，藍(lán)色信號(hào)是在兩根導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部作往返傳輸?shù)模覀兎Q(chēng)之為"差模"；而黃信號(hào)是在信號(hào)與地線(xiàn)之間傳輸?shù)?，我們稱(chēng)之為"共模"。

任何兩根電源線(xiàn)或通信線(xiàn)上所存在的干擾，均可用共模干擾和差模干擾來(lái)表示：

共模干擾在導(dǎo)線(xiàn)與地（機(jī)殼）之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾，它定義為任何載流導(dǎo)體與參考地之間的不希望有的電位差；

差模干擾在兩導(dǎo)線(xiàn)之間傳輸，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾，它定義為任何兩個(gè)載流導(dǎo)體之間的不希望有的電位差。

在一般情況下，共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。差模干擾幅度小、頻率低、所造成的干擾較小。圖3為共模干擾。

圖3

共模干擾的電流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。電氣設(shè)備對(duì)外的干擾多以共模干擾為主，外來(lái)的干擾也多以共模干擾為主，共模干擾本身一般不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害，但是如果共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，干擾就嚴(yán)重了，因?yàn)橛杏眯盘?hào)都是差模信號(hào)。如圖4為差模干擾。

圖4

差模干擾的電流大小相等，方向（相位）相反。由于走線(xiàn)的分布電容、電感、信號(hào)走線(xiàn)阻抗不連續(xù)，以及信號(hào)回流路徑流過(guò)了意料之外的通路等，差模電流會(huì)轉(zhuǎn)換成共模電流。

發(fā)生了地偏移為了保證車(chē)網(wǎng)絡(luò)能夠正常通信，沒(méi)有錯(cuò)誤幀的出現(xiàn)，需要進(jìn)行整車(chē)的地偏移測(cè)試。

CANDT地偏移測(cè)試

1、測(cè)試目的

本測(cè)試用例用于檢查發(fā)生地偏移故障狀態(tài)過(guò)程中 DUT 的 CAN 總線(xiàn)通信狀態(tài)，并檢查該故障修復(fù)后 DUT 是否能夠恢復(fù) CAN 總線(xiàn)通信。

2、判斷依據(jù)

在地偏移電壓從 0V 變化至 2V(用戶(hù)可設(shè)置該范圍) 過(guò)程中，不允許DUT 出現(xiàn)CAN 總線(xiàn)通信故障（如：發(fā)送錯(cuò)誤幀等）。

3、測(cè)試原理及步驟

圖5

配置控制板至地偏移測(cè)試模式；

配置并開(kāi)啟 DUT 電源；

CANScope 正常模式連接；

通過(guò)調(diào)節(jié)電壓源將DUT的接地電壓，直至 DUT 停止 CAN 總線(xiàn)通信；

恢復(fù) DUT 的接地電壓為正常狀態(tài)（0V 左右），使用 CANScope 記錄 DUT 發(fā)送的CAN 總線(xiàn)數(shù)據(jù)；

分析能否正確接收?qǐng)?bào)文并判定結(jié)果。

本測(cè)試用于檢驗(yàn)組件的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)情況，比如一個(gè)組件的電源由蓄電池和發(fā)動(dòng)機(jī)雙路提供，電源電壓可能不一致，導(dǎo)致地偏移發(fā)生，為了檢測(cè)CAN信號(hào)能否正常通信，可以使用ZLG致遠(yuǎn)電子的CANDT一致性測(cè)試系統(tǒng)。

CANDT一致性測(cè)試系統(tǒng)

CANDT一致性測(cè)試系統(tǒng)可自動(dòng)化完成CAN節(jié)點(diǎn)物理層、鏈路層及應(yīng)用層一致性測(cè)試，是當(dāng)前CAN總線(xiàn)測(cè)試領(lǐng)域唯一能夠進(jìn)行完善的物理層自動(dòng)化測(cè)試并導(dǎo)出報(bào)表的儀器設(shè)備，詳情架構(gòu)如圖6。

圖6

根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，用CANDT對(duì)總線(xiàn)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地偏移進(jìn)行一致性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果可生成報(bào)表，如圖7所示。

圖7

測(cè)試完成后，用戶(hù)可導(dǎo)出自動(dòng)化測(cè)試報(bào)告，對(duì)于未通過(guò)的測(cè)試項(xiàng)目可使用CAN總線(xiàn)分析儀對(duì)故障進(jìn)行干擾排除并進(jìn)行可靠性測(cè)試，以加強(qiáng)被測(cè)設(shè)備的魯棒性，并且ZLG致遠(yuǎn)電子的CAN總線(xiàn)專(zhuān)家會(huì)協(xié)助用戶(hù)，對(duì)未通過(guò)項(xiàng)目進(jìn)行分析，給出整改建議；

根據(jù)測(cè)試報(bào)告，還可以跟蹤測(cè)試條目的標(biāo)準(zhǔn)出處、測(cè)試步驟以及判斷依據(jù)等；

主機(jī)廠可以依據(jù)此報(bào)告評(píng)估CAN節(jié)點(diǎn)質(zhì)量，作為主機(jī)廠準(zhǔn)入依據(jù)。