汽车电子线束接地线设计

1.接地设计概述

接地设计是汽车线束整车电气系统架构设计中最为复杂的一项工作,接地的好坏直接影响电器的稳定工作、整车电磁兼容性(EMC等。接地是指将个电路设备、分系统与参考地连接,目的在于提供一个等电位点或面接地必须有接地导体和参考地才能完成参考地的含义是广泛的,可以是大地,也可以是起大地作用的有足够面积的导体。如飞机、船舶的壳体机柜的柜体等汽车电气子紧统的参考地应是车架或厢体。理想的参考地是个零电位、零阻抗的物理体。接地导体则是电路、设备、分系统的接地点与参考地的连接体。接地是一个系统概念,电流幅值和频率是两项关键因素,对接地分类是为了选择接地导体及其连接方式。

2.接地方式

(1)悬浮地

设备悬浮地是指设备的地线在电气上与参考地及其他导体相绝缘。单元电路悬浮地是指单元电路信号地与参考地及车体绝缘。悬浮地容易产生静电积累和静电放电,易遭雷击。通常在悬浮地与参考地之间接进个阻值很大的电阻以消除静电积累。信号电平相近时使用共地单点接地或多点接地,相差很大时可使用悬浮地。

(2)单点接地(频率小于IMHz)

并联单点接地是指每个电路模块都接到一个单点地上,每个单元在同一点与参考点相连,优点是无公共阻抗耦合,缺点是接地线过多。串联单点接地是指接地点应选在低电平电路的输入端,使其最接进参考地,优点是简单,缺点是公共阻抗耦合。若把接地点移到高电平端,则输入级的地对参考地的电位差最大,是不稳定的,如图2-44所示。

(3)多点接地

多点接地(频率大于10MHz)如图245所示。为了减小地线电感,在高频电路和数字电路中经常使用多点接地。在多点接地系统中,每个电路就近接到低阻抗的地线面上,如车身。电路的接地线要尽量短,以减小电感在频率很高的系统中,通常接地线要控制在几毫米的长度范围内。如前所述,多点接地时容易产生公共阻抗耦合。在低频的场合,通过单点接地可以解决这个问题。但在高频的场合时,只能通过减小地线阻抗(减小公共阻抗)来解决。由于集肤效应,电流仅在导体表面流动,因此增加导体的厚度并不能减小导体的电阻。在导体表面镀银能够降低导体的电阻。通常在MHz以上时,可以用单点接地;10MHz以上时,可以用多点接地。在1MHz~10MHz时,如果最长的接地线不超过波长的120,可以用单点接地,否则用多点接地。

(4)混合接地

混合接地系统在不同的频率呈现不同的接地结构。图246所示是一个系统工作在低频状态,为了避免公共阻抗耦合,需要系统串联单点接地。但这个系统暴露在高频强电场中,因此屏电缆需要双端接地(屏蔽高频需要多点接地)