汽车EMC中温度采样信号的干扰敏感性探讨

我们知道电动汽车的电磁干扰比较大，而温度信号又是模拟信号，幅值低、电流小，很容易受干扰。那么温度信号在整车设计时需要特殊的EMC处理吗？有多大的一个风险呢？本次，笔者和大家分享下汽车的温度信号是否真的容易被干扰。  

典型的温度信号电路    

目前，汽车的温度采样基本上是使用温度系数电阻，由于该电阻的阻值受温度的影响，因此，只需要选择一个合适的"温度-阻值"曲线，那么，在温度变化的时候，我们就能够通过测量该电阻的阻值来获得想要的温度信息。至于该阻值随温度变化的响应速度、RT斜率、软件的算法，都会影响该温度测量系统的EMC抗扰能力。但是，本文不具体讨论这些，用以下参数的一个温度传感和温度设计电路来进行讨论温度信号的抗扰能力。

以上就是一典型的温度信号电路和温度传感器部分的RT参数。可以计算，在25℃时（30kohm@25℃），ADC的输入分压值为：3.690V，在30℃时，ADC的输入分压值为：3.485V。因为传感器的RT参数可能不是线性的，为了分析方便，我们只对25℃~30℃这一段电压采样值进行分析，并假设该段的RT参数是线性的。 另外，12位ADC的采样值为4096，我们假设软件做了算法处理，该ADC在特定温度范围内（25℃~30℃）的采样精度为1mV，则完全能够满足0.1℃的采样精度要求。如此，ADC输入端口的噪声容限为：4mV。只要干扰电压大于4mV，则该次温度采样结果将会受影响。

干扰分析    

整车的主要干扰能量还是集中在低频段（小于1GHz）,因此，温度传感器在整车上主要有以下几个方面的干扰：1、近场耦合的干扰（感应场干扰）；2、共线路阻抗耦合的干扰，因为多个传感器共用负极线束的情况在整车非常普遍；3、采样信号ECU内部走线的一些干扰（ECU自身问题，不讨论）。 首先讨论感应场干扰的影响，我们把电驱传导发射的测试值作为近场干扰源。电驱传导发射的最大典型值为：100dBuV@200kHz、70dBuV@40MHz（假设全为共模电流）。近场干扰的大小受互感和互容的影响，根据二维场求解器仿真得出，低压线束和电驱高压线束距离1mm，共线长度1m的情形下互感的大小约为125nH？。

那么可以得到由于共模电流引起低压线束中感应的电压大小为：0.63mV@40MHz，0.1mV@200kHz。我们可以由全频域的干扰电压得到低压线束上时域的电压噪声值大致为：1.8mV。差模电流产生的磁力线圈由于有部分泄漏，也会引起感应电压，这部分有待研究。 共线路阻抗耦合的影响。假设共地线的阻抗为22mohm（截面积0.75，长1m），那么共地线引起的电压噪声大致为：0.00275mV。可以看出仅仅是所有5V传感器共地引起的电压噪声是可以忽略不记的。但是如果和其他电路共地，如果地回路有1A的电流，那么将引起22mV的地电压噪声，因此，传感器的地线必须是独立的，不能直接接到车身上。    

结论    

我们可以看出，温度信号在整车上还是比较安全的，不容易受其他件的近场电磁干扰影响。 另外一点，温度信号采样的频率是比较低，一般2ms采样一次，10ms给总线发送一次。因此就算有极个别瞬态的高电压噪声，也不会对发送给总线的温度信号产生影响。除非是那种持续大于4mV的干扰，只要采样电路自身的5V电压和ADC的电压比较稳，整个温度信号处理系统的电磁干扰能力还是比较强的。 最后，本文关于ADC软件的算法、互感的大小、频域到时域的转换可能有不足的地方，还有待实测和仿真进行验证。    

审核编辑：黄飞