问题37 电动汽车电气系统电磁兼容性设计方法有哪些？

电动汽车电气系统电磁兼容性设计采用分层与综合设计法。可根据所采取的措施在实现电磁兼容时的重要性，分层依次进行设计。并且在每一层都进行接地、屏蔽和滤波的综合设计以及软件抗骚扰。

1．第一层：有源器件的选型和印制板设计

为增强抗扰度并抑制骚扰，应从电磁敏感度、电磁骚扰发射、芯片封装和电源电压四个方面优选有源器件。噪声电流和瞬态负载电流是传导骚扰和辐射骚扰的初始源，为实现电源的完整性，优选多层板，尽可能减小引线电感，减小门电路驱动线对地分布电容和驱动门输入电容，选用表面黏着技术（SMD），安装本地去耦电容和整体去耦电容。

印制电路板（PCB）设计具体方法主要包括：

①优选多层板。

②布局布线原则。元件布局按不同电源电压、数字与模拟、速度快慢、电流大小等分组分区，插接器尽量放在PCB同一侧，高速器件靠近高速插接器，信号线应相互远离，高速线尽量短。

③层间安排原则。电源平面靠近接地平面，并在接地平面之下；信号布线层安排与整块金属平面相邻；把数字电路和模拟电路分开；将数字电路和模拟电路安排在不同层内；在中间层的印制线条形成带状线，表面层形成微带线；时钟电路和高频电路要单独安排，远离敏感电路。

④各种走线应短、宽、直且均匀，不发生突变，转弯处用45°角。

2．第二层：接地设计

接地设计应考虑以下因素：

①在1MHz以下低频电路部分采用单点接地，10MHz以上高频部分采用多点接地。

②电源地线都接到电源总地线上，信号地线都接到信号总地线上，两根总地线最后汇总到一个公共入地点与车体连接。

③信号源接地时，屏蔽层在信号侧接地。

④多个信号屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，360°搭接。

⑤采用信号隔离变压器、平衡变压器、光耦合器和差动放大器实现对地环路的隔离。

⑥PCB表面覆铜一定要良好接地。

⑦多层板中间层的空旷区不要覆铜等。

3．第三层：屏蔽设计

屏蔽设计可考虑以下措施：

①采用高磁导率材料进行低频磁场屏蔽，采用高导电率材料加屏蔽体接地进行静电屏蔽和电场屏蔽，采用高导电率材料进行高频磁场屏蔽，采用高导电率材料加接地进行远场电磁屏蔽。

②永久性接缝采用焊接方式，非永久性接缝采用导电衬垫。

③单根导线或电缆穿过屏蔽体时，采用馈通滤波器，一组导线或电缆穿过屏蔽体时，采用滤波器插接器。

④在I/O端口加装滤波器。

⑤屏蔽电缆与屏蔽体连接时应成哑铃状，屏蔽层与屏蔽体360°搭接。

4．第四层：滤波设计和瞬态骚扰抑制

反射式低通滤波器按源阻抗和负载阻抗选择网络结构，并核算其插入损耗和频率特性；安装反射式低通滤波器时使输入线尽可能短，输出线与输入线隔离，并良好接地；吸收式低通滤波器采用铁氧体元件，用于电源线、数据线和PCB上，安装在骚扰附近；采用长而细的铁氧体元件抑制效果好。