越來(lái)越多的人為自己的車(chē)加裝了行車(chē)記錄儀,導(dǎo)航儀等車(chē)載設(shè)備。我也買(mǎi)了一個(gè)行車(chē)記錄儀,裝到車(chē)上后,發(fā)現(xiàn)原配的收音機(jī)就不好使了--- 幾乎每個(gè)臺(tái)都有很煩人的噪音干擾。哪里出了問(wèn)題?在網(wǎng)上一搜,發(fā)現(xiàn)有很多人也遇到了類(lèi)似的問(wèn)題,發(fā)了不少帖子來(lái)尋求解決辦法,也有不少熱心人提出了他們的一些想法和改進(jìn)建議。
憑經(jīng)驗(yàn),從現(xiàn)象來(lái)看,懷疑是車(chē)載記錄儀對(duì)收音機(jī)產(chǎn)生了干擾,干擾的頻率范圍正好覆蓋了調(diào)頻臺(tái)比較集中的那個(gè)頻段,也就是在從80MHz 到120MHz之間的這個(gè)頻段上產(chǎn)生了一些干擾信號(hào),與一些電臺(tái)的頻率正好吻合,于是加入了雜音,嚴(yán)重的話,甚至可能會(huì)導(dǎo)致有些臺(tái)收不到。不同車(chē)型,情況各異,有的收音機(jī)的天線安裝在后視鏡的上方,與記錄儀的安裝位置很近,有的安裝在車(chē)頂?shù)暮蟛浚呔€的路徑,使用的收音機(jī)也都不一樣。所以,不是所有的車(chē)都會(huì)遇到這種干擾。
既然遇到了,得想想辦法解決。難道非要再換個(gè)“抗干擾能力強(qiáng)的”車(chē)載收音機(jī)不成?哪個(gè)強(qiáng)?估計(jì)只有裝進(jìn)去試了才知道。電磁干擾,是哪個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的?是記錄儀產(chǎn)生的?還是車(chē)載供電電源產(chǎn)生的?我們需要對(duì)問(wèn)題先進(jìn)行定位。怎么定位?插上車(chē)載電源,不接記錄儀,發(fā)現(xiàn)收音機(jī)依然被干擾。莫非干擾來(lái)自車(chē)載電源?于是找來(lái)了另外幾個(gè)不同廠家的車(chē)載電源,接上去一個(gè)個(gè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用其中的一個(gè)時(shí),干擾小得幾乎感覺(jué)不到!
在電子測(cè)量領(lǐng)域混了多年的人,喜歡“刨根問(wèn)底兒”,想把這個(gè)問(wèn)題搞得清楚些。那就拆下來(lái)“微測(cè)微測(cè)”,吧--- 頻譜儀加上“近場(chǎng)探頭”,就可以對(duì)電磁干擾(EMI)進(jìn)行定位和測(cè)量,這是業(yè)界常用的方法。
于是找來(lái)一臺(tái)頻譜儀,RIGOL的DSA815,頻率范圍9KHz到1.5GHz,測(cè)EMI足夠了。“近場(chǎng)探頭”怎么辦?手頭暫時(shí)沒(méi)有現(xiàn)成的,但又急著想測(cè),不想因此而耽誤了我的定性測(cè)量,那就自制一個(gè)吧!用了十幾分鐘,就自制了一個(gè)近場(chǎng)探頭。從車(chē)上拆下了整套行車(chē)記錄儀,要讓它在測(cè)試臺(tái)上工作起來(lái),需要設(shè)置測(cè)量環(huán)境。
行車(chē)記錄儀的車(chē)載電源的輸入端平時(shí)要接到車(chē)的點(diǎn)煙器上,為它提供12V的直流供電,它會(huì)輸出5V的直流給記錄儀供電,其實(shí)它是個(gè)DC到DC的轉(zhuǎn)換電源。好辦,再找來(lái)一臺(tái)直流電源,RIGOL的DP832,這個(gè)DP800系列都是線性電源,輸出純凈,干擾很小,這樣可避免對(duì)測(cè)試環(huán)境引入額外的干擾,不然,就說(shuō)不清楚了。它有3路輸出(CH1:0~-30V/0~3A;CH2:0~30V/0~3A;CH3:0~5V/0~3A),第一,第二路的參數(shù)合適,于是把通道2設(shè)置成12V,0.5A的直流輸出。為了以防萬(wàn)一,還把通道2的過(guò)壓保護(hù)設(shè)成13V,過(guò)流保護(hù)設(shè)成1A并打開(kāi),萬(wàn)一發(fā)生什么,通道2可自動(dòng)切斷輸出。把DP832的第二路輸出分別接到車(chē)載電源的輸入端的正負(fù)極上,一加電,行車(chē)記錄儀開(kāi)機(jī)干活兒了!
圖一:測(cè)試設(shè)置
在DP832的彩色液晶屏上可清晰觀察到電源的實(shí)際輸出參數(shù)。觀察到的實(shí)際輸出電壓是12.01V,電流是0.17A,功率是2.042W,輸出參數(shù)一目了然!這也是整套記錄儀在這個(gè)狀態(tài)下的功耗。
圖二:在DP832的彩色液晶屏上可清晰觀察到電源的實(shí)際輸出參數(shù)
從哪個(gè)部件開(kāi)始測(cè)?貌似給記錄儀供電的車(chē)載電源最可疑,那就先測(cè)測(cè)它吧。把自制的近場(chǎng)探頭靠近那個(gè)電源轉(zhuǎn)換頭,找到輻射比較大的位置,不測(cè)不知道,一測(cè)嚇一跳:好明顯的電磁輻射!現(xiàn)在的很多車(chē)載電源,車(chē)充內(nèi)部采用的技術(shù)都屬于降壓型開(kāi)關(guān)電源。既然是開(kāi)關(guān)電源,電磁輻射通常會(huì)大于線性電源,如果采用的電路方案,使用的元器件又出于成本考慮,再加上也沒(méi)有采取什么屏蔽措施,EMI問(wèn)題就可想而知了。
圖三:在車(chē)載電源端測(cè)得的明顯的電磁輻射
展開(kāi)看,發(fā)現(xiàn)在很寬的頻率范圍內(nèi)分布著基波頻率是365 KHz,這很可能是開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率,以及是它的整數(shù)倍的很多的幅值不低的諧波。
圖四:在車(chē)載電源端測(cè)得的明顯的電磁輻射
接下來(lái)再測(cè)測(cè)大概2米長(zhǎng)的電纜線上是否也有電磁干擾(EMI)的泄漏,它一頭兒連接電源,另一頭兒連接記錄儀,會(huì)對(duì)兩邊產(chǎn)生的EMI進(jìn)行傳導(dǎo)并向外輻射。要知道,這么長(zhǎng)的線布設(shè)在車(chē)?yán)铮褪且粭l發(fā)射天線。把供電線穿過(guò)近場(chǎng)探頭的環(huán),一測(cè),EMI也很明顯。
圖五:在車(chē)載電源線上測(cè)得的電磁干擾
下一步,測(cè)測(cè)記錄儀本身是否也會(huì)產(chǎn)生EMI, 把近場(chǎng)探頭靠近記錄儀的機(jī)身,找到輻射比較大的位置測(cè),發(fā)現(xiàn)一樣有EMI產(chǎn)生。作為電器設(shè)備,工作的時(shí)候通常會(huì)產(chǎn)生EMI的,但電磁輻射的頻點(diǎn)可能不同于電源產(chǎn)生的干擾,通過(guò)測(cè)試,確實(shí)發(fā)現(xiàn)記錄儀也產(chǎn)生了不同頻率的電磁干擾。這些干擾會(huì)直接向外輻射,也會(huì)沿導(dǎo)線傳導(dǎo)并輻射。由下圖我們可以看到:在電源端(黃色軌跡),線纜某位置(粉色軌跡)以及記錄儀端(藍(lán)色軌跡)都有著不同程度的電磁干擾。
圖六:在車(chē)載記錄儀端測(cè)得的電磁干擾
為了降低記錄儀通過(guò)導(dǎo)線傳導(dǎo)的干擾,我嘗試在靠近記錄儀的一側(cè)的導(dǎo)線上繞了一個(gè)磁環(huán),磁環(huán)可以對(duì)一定頻段的EMI起到抑制作用,通過(guò)對(duì)比測(cè)試,發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)峰的EMI的確被明顯降低了!
圖七:在靠近記錄儀的一側(cè)加磁環(huán)前(粉色)與加磁環(huán)后(藍(lán)色)的EMI對(duì)比
通過(guò)以上測(cè)試,發(fā)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換頭,電源線,記錄儀這三個(gè)環(huán)節(jié)都有電磁干擾信號(hào),這些干擾的頻率范圍又與FM收音機(jī)的范圍有重疊,所以,收音機(jī)有雜音甚至收不到臺(tái)也就不奇怪了。
找到了干擾源,如何解決呢?應(yīng)該從降低電源的電磁輻射入手。是不是所有的車(chē)載電源干擾都那么大呢?通過(guò)對(duì)多個(gè)車(chē)載電源的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)好東東,測(cè)測(cè)看這個(gè)產(chǎn)品的EMI如何。
圖八:不同車(chē)充電磁輻射強(qiáng)度的對(duì)比
通過(guò)對(duì)比測(cè)試,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)產(chǎn)品的電磁干擾明顯要小于這個(gè)“新的標(biāo)配的電源”。什么原因?如果你進(jìn)一步拆開(kāi)看看它們各自采用的電路方案和使用的元器件就會(huì)很清楚了,車(chē)載電源或車(chē)充通常采用的是開(kāi)關(guān)電源方案,具有效率高,小體積大功率等特點(diǎn),但,能否做到輸出紋波噪聲小,EMI干擾小,確實(shí)是個(gè)挑戰(zhàn)。
使用這個(gè)“好電源”后, 線上的干擾如何?從下圖能看到:不接記錄儀,電源空載的情況下,線上幾乎沒(méi)有干擾信號(hào)(黃色軌跡),但接上記錄儀后,有明顯的EMI干擾。
圖九:線上的電磁輻射強(qiáng)度的對(duì)比
在靠近記錄儀端的供電線上加上磁環(huán)再試試看能否抑制掉一些干擾?從下圖能看到:不接磁環(huán),導(dǎo)線上的干擾信號(hào)(粉色軌跡),與接上磁環(huán)后,導(dǎo)線上的干擾信號(hào)(藍(lán)色軌跡)的對(duì)比,很多頻段上的EMI干擾明顯被抑制掉了。
圖十:加磁環(huán)前后線上的電磁輻射強(qiáng)度的對(duì)比
做個(gè)實(shí)際環(huán)境下的測(cè)試吧 --- 把記錄儀重新裝回車(chē)?yán)铮瑩Q上這個(gè)“較純凈的電源”進(jìn)行供電,在靠近記錄儀端加上磁環(huán),抑制一下這個(gè)區(qū)域的干擾,果然,收音機(jī)又恢復(fù)了以往的清晰!
到此為止,通過(guò)“微測(cè)”,我們把行車(chē)記錄儀對(duì)車(chē)載收音機(jī)產(chǎn)生干擾的原因找到了,怎么解決呢?嘗試去市面上找個(gè)電磁干擾小的車(chē)載電源?
越來(lái)越多的人在自己的車(chē)?yán)锛友b了很多電子設(shè)備。把這些電子設(shè)備塞進(jìn)空間狹小的車(chē)?yán)铮^不會(huì)像在家里添置些電子電器設(shè)備那么簡(jiǎn)單,可能就會(huì)遇到電磁兼容的問(wèn)題。車(chē)充,車(chē)載電源,車(chē)載電子設(shè)備類(lèi)的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段,成品檢驗(yàn)階段可以采用些夠用但又不貴的儀器來(lái)“微測(cè)微測(cè)”,其實(shí)不復(fù)雜:頻譜儀+直流電源+近場(chǎng)探頭,想再專(zhuān)業(yè)點(diǎn)兒,還可以再加上EMI濾波器,QP檢波器,EMI測(cè)量軟件等,就可以玩兒起“EMI預(yù)兼容”測(cè)試了。
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