CN104972966A - 一种解决机动车船喇叭emc电磁干扰的方法及喇叭 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决机动车船喇叭EMC电磁干扰的方法及喇叭。在一个实施例中，该喇叭包括在喇叭电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。本发明实施例有效解决了喇叭按CIRS25测试时传导发射、辐射发射部分频段严重超限的问题，同时还解决了在BCI高频大电流注入干扰测试和ISO7637标准中干扰脉冲注入测试时甚至导致喇叭损坏的问题。

Description

一种解决机动车船喇叭EMC电磁干扰的方法及喇叭
技术领域
本发明涉及机动车船喇叭，具体地说涉及机动车喇叭中的电磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility）。
背景技术
目前世界上机动车喇叭90%是机电式喇叭，其优点是造价低缺点是寿命短、但电磁辐射干扰严重。在以往汽车上电子设备不多时这个缺点并不严重可忽略不计。随着时代发展，车载电子设备急剧增加，从原来的收音机扩展到发动机控制、刹车防抱死、转向机控制、门窗控制、空调控制和车身控制、信息系统等很多领域。原有的喇叭在使用中由于电磁干扰问题除了对收音机电视机等有干扰外，有的车型在按喇叭时可引起车辆自动换档，空调自动开启或停止，更为严重的是在按喇叭时会使ABS刹车系统短暂失灵，极大地影响行车安全。
为此,从上个世纪80年代起电子式汽车喇叭应运而生。虽然电子喇叭在EMC方面比机电式喇叭有很大改善，但由于电子喇叭本身受成本和喇叭内空间限制，无法对喇叭电磁线圈产生的电磁干扰有效的抑制；同时，电子喇叭在BCI（Bulk current injection）高频大电流注入干扰测试时，在一些频点会使喇叭振荡系统异常甚至停振造成喇叭损坏。
在车载电器设备开关过程中，如电机或点火系统通断时受线束分布电容电感引起的瞬态干扰现象，使得喇叭按CIRS25测试时传导发射（CE，Conducted Emission，即传导电磁发射）、辐射发射RE（Radiated Emission，即辐射电磁发射骚扰测试）部分频段严重超限，在BCI高频大电流注入干扰测试和ISO7637标准中干扰脉冲注入测试时甚至导致喇叭损坏，为此汽车生产厂家只能让步接收。喇叭EMC不达标已成为电子喇叭制造业的一个难题。
由于喇叭是金属全封闭的外壳，无论在测试或装车使用时喇叭外壳是接地的，因此传导发射、辐射发射干扰大约95%是从喇叭供电端子泄露的。现有喇叭至今在EMC电磁兼容测试时，国际标准CIRS25传导发射、辐射发射严重超标（图3）。为此电子喇叭的生产厂家想尽了各种办法来吸收抑制喇叭工作时产生的高频电磁干扰。常见的方法有下列几种。
第一种，在主要干扰产生源喇叭驱动电磁铁线圈两端用电容吸收，缺点是电容容量加大到一定程度会使驱动喇叭电磁铁的音频脉冲串通过电容旁路，致使喇叭驱动电流增加却减小了电磁铁驱动功率，因对干扰抑制作用也没有有效改善。和导致喇叭声音减小无法使用。
第二种，在主要干扰产生源喇叭驱动电磁铁线圈两端用串联电容电阻吸收，虽然会使驱动喇叭电磁铁的音频脉冲串流经电容电阻旁路的电流减小，喇叭驱动电流增加减小，但因对干扰抑制作用也没有有效改善，无法使用。
第三种，喇叭驱动电磁铁线圈两端用装瞬变二极管或快恢复二极管吸收。但由于受二极管开关的续流影响，致使喇叭驱动电流增加却减小了电磁铁驱动功率，喇叭功耗超标声音减小导致无法使用。在二极管上串联电阻虽然能在一定程度上减小驱动电流增加，但对干扰抑制作用也没有有效改善，也无法使用。
第四种，因喇叭工作电流在2-6A，常规办法在电源输入端加装电感和1微法以下的高频电容、磁环滤波，因其体积大喇叭内装不下，而且对干扰抑制作用也没有有效改善，也无法使用。
类似上述形形色色的方法来吸收线圈的反电势，归根结底都是试图用抑制吸收的方法来解决CIRS25干扰不合格问题，但因效果不佳所以喇叭的EMC指标始终不符合CIRS25的标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述缺点的电路。
在第一方面，本发明实施例提供一种机动车船用电子式或机电式喇叭，包括在喇叭电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。电容的总容量可以优选为470-6000微法，进一步优选为1000-4000微法。
在第二方面，本发明实施例提供一种机动车船用电子式或机电式喇叭，包括在喇叭电源两端并联的至少一只电容，该电容容量足够大，使得相对喇叭工作频率内阻小于一定阈值。阈值约2Ω，优选电容内阻低于1Ω，进一步优选电容内阻低于0.5Ω。
在第三方面，本发明实施例提供一种机动车船用电子式或机电式喇叭的电磁干扰消除方法，包括在喇叭电源输入端并联至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。电容的总容量可以优选为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
在第四方面，本发明实施例提供一种机动车船用电子式或机电式喇叭电磁干扰消除方法，包括在喇叭电源两端并联至少一只电容，该电容容量足够大，使得相对喇叭工作频率内阻小于一定阈值。阈值约2Ω，优选电容内阻低于1Ω，进一步优选电容内阻低于0.5Ω。
在第五方面，本发明实施例提供一种用在机动车船的电子设备，包括在电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。电容的总容量可以优选为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
在第六方面，本发明实施例提供一种用在机动车船的电子设备的电磁干扰消除方法，包括在电子设备在电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
在第七方面，本发明实施例提供一种机动车船，包括电子设备，和在电子设备供电端或线路中并联的至少一只电容，该电容容量足够大，总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。电容的总容量可以优选为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
在第八方面，本发明实施例提供一种机动车船的电磁干扰消除方法，机动车船包括电子设备，所述方法包括在电子设备供电端或线路中并联至少一只电容，该电容容量足够大，总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。电容的总容量可以优选为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
本发明实施例有效解决了喇叭按CIRS25测试时传导发射、辐射发射部分频段严重超限的问题，同时还解决了在BCI高频大电流注入干扰测试和ISO7637标准中干扰脉冲注入测试时甚至导致喇叭损坏的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的机动车喇叭；
图2是CIRS25测试中0.53---1.7MHz频段喇叭电源端没加220---10000微法的以上电容的测试图形；
图3是CIRS25测试中0.53---1.7MHz频段喇叭电源端加4400微法的电容的测试图形。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细、清楚、完整的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
经调查研究发现，以往汽车喇叭生产厂家解决方案都是采用高频抑制吸收方法解决喇叭高频段电磁辐射不合格的问题，但是始终收效不佳，主要是喇叭产生的传导发射、辐射发射干扰电平标准要求42dBuV的电平很低，常规的消除干扰的器件内阻远不足以对低幅值传导发射、辐射发射干扰进行有效吸收。
经申请人多次试验研究发现，不同设计的电子喇叭，只要在喇叭电源两端并联1或数只总容量在220--10000微法的电容（电容可以是各种类型包括电解电容），就可完全解决CIRS25辐射超标问题；而且，对RE（Radiated Emission）辐射电磁发射骚扰测试，CE（Conducted Emission）传导电磁发射骚扰测试，BCI（Bulk current injection）高频大电流注入测试等指标都有明显改善，使得电子喇叭EMC各项指标完全符合标准。电容的总容量优选为470-6000微法，进一步优选为1000-4000微法。
根据电容的容抗公式Xc=1/（2πf C），可看出：只要在喇叭电源两端并联电容容量足够大，相对喇叭工作频率（300-600Hz）内阻小于一定的阈值低至毫欧（mΩ）级，就可对喇叭电磁铁产生的各种传导发射、辐射发射干扰在喇叭内有效短路吸收。阈值约为2Ω。优选地，电容内阻低于1Ω，进一步优选电容内阻低于0.5Ω。同时对高频大电流注入BCI、及传导和耦合导致的各种干扰的抑制都能满足CIRS25和ISO7637标准的要求。
图1是本发明实施例的机动车喇叭。如图1所示，机动车喇叭包括一个线圈SP，振荡电路OSC为功率放大器电路T1提供驱动信号，功率放大器电路由此产生功率电流信号，该功率电流信号经电容C2滤波后通过线圈SP使喇叭发声。
通过在喇叭电源输入端并联至少一只总容量在约220-10000微法的电容C1，消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。在另一个例子中，该并联的至少一只电容容量足够大，使得相对喇叭工作频率（300-600Hz）内阻低至毫欧（mΩ）级。
本实例采用4400微法高频低内阻电解电容，使得电子喇叭EMC各项指标完全符合标准。电容大于10000微法对电磁辐射进一步改善就很小，而且由于电容体积和成本因素相对没有很大意义。
图2是CIRS25测试中0.53---1.7mhz频段喇叭电源端没加220---10000微法的电容的测试图形。如图2所示，标准要求辐射不超过42dBuV，实际最高值已达87dBuV，已经严重超标。
图3是CIRS25测试中0.53---1.7mhz频段喇叭电源端加4400微法的电容的测试图形，标准要求辐射不超过42dBuV，实际最高值仅达18dBuV，效果非常显著。
这种在车载终端电子装置（设备）电源两端并联1或数只总容量在220--10000微法的电容的消除传导发射、辐射发射干扰的方法，除了能广泛应用于各种电子喇叭，对机电喇叭消除传导发射、辐射发射干扰也十分有效，可大大扩展机电式喇叭的应用空间。同时也可应用于各种车载电子装置、设备消除传导发射、辐射发射干扰。也可接在机动车连接全车电器装置的线束上应用。
在另一个实施例中，在机动车船用机电式喇叭中，在喇叭电源输入端并联至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。电容的总容量可以优选为500-6000微法，进一步优选为1000-4000微法。
在又一个实施例中，可以在用在机动车船的电子设备上，在电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
在再一个实施例中，在包括电子设备的机动车船中，在电子设备供电端或线路中并联至少一只电容，该电容容量足够大，总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种机动车船用电子式或机电式喇叭，包括在喇叭电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
2.一种机动车船用电子式或机电式喇叭，包括在喇叭电源两端并联的至少一只电容，该电容容量足够大，使得相对喇叭工作频率内阻小于一定阈值。
3.一种机动车船用电子式或机电式喇叭的电磁干扰消除方法，包括在喇叭电源输入端并联至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
4.一种机动车船用电子式或机电式喇叭的电磁干扰消除方法，包括在喇叭电源两端并联至少一只电容，该电容容量足够大，使得相对喇叭工作频率内阻小于一定阈值。
5.一种用在机动车船的电子设备，包括在电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
6.一种用在机动车船的电子设备的电磁干扰消除方法，包括在电子设备在电源输入端并联的至少一只总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
7.一种机动车船，包括电子设备，和在电子设备供电端或线路中并联的至少一只电容，该电容容量足够大，总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
8.一种机动车船的电磁干扰消除方法，机动车船包括电子设备，所述方法包括在电子设备供电端或线路中并联至少一只电容，该电容容量足够大，总容量在约220-10000微法的电容，以便消除电磁辐射及传导和耦合导致的电气干扰。
9.如权利要求1的机动车船用电子式喇叭，其中电容的总容量为约500-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
10.如权利要求3的机动车船用机电式喇叭，其中电容的总容量为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
11.如权利要求5的用在机动车船的电子设备，其中电容的总容量为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
12.如权利要求6的用在机动车船的电子设备的电磁干扰消除方法，，其中电容的总容量为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
13.如权利要求7的机动车船，，其中电容的总容量为470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
14.如权利要求8的机动车船的电磁干扰消除方法，其中电容的总容量为约470-6000微法，进一步优选为约1000-4000微法。
15.如权利要求2所述的机动车船用机电式喇叭或机动车船用机电式喇叭的电磁干扰消除方法，其中阈值约为2Ω，优选地内阻低于1Ω，进一步优选地内阻低于0.5Ω。
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