如何减少静电对汽车音响的影响.pdf

工业技术 2 Q OU Q 14 S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI n n o v a t i o nH e r a l d 如何减少静电对汽车音响的影响 李旭 阿尔派电子中国有限公司大连研发中心辽宁大连1 16 0 2 3 摘要 随着汽车行业的飞速发展 车辆的驾驶者对车或多媒体的要求也越来越南 从 c 前置简单的收专机 c D 播放机 列车哉导航 行 车辅助系统 汽车音响的含义也越来越广泛 然而系统越复杂受到外界干抚的几年抗越大 静电就是一个重大的眷在威胁 如何解决这一 课题将是我们蕾须要面对的 关键词 静电 G N D 旁路电容汽车音响 中图分类号 T P 3 9 3 0 4文献标识码 A文章编号 1 6 7 4 0 9 8 X 2 0 1 0 0 5 b 一0 0 8 l 0 2 在汽车中的电子设备有很多 作为汽 车电子设备之一的汽车音响 静电对它的 影响尤为显著 汽车音响在受到静电干扰 后可能发生许多异常动作 音量变化 复位 重起等等 有时候甚至不能恢复正常 更严 重的情况是因为内部电子元器件被破坏造 成不能使用 只能更换 作为汽车音响的设 计者 我们要面对的就是提高产品的耐静 电特性 减少产品受静电影响的几率 保证 用户的正常使用 1 静电的含义 静电就是静止的电荷 它具有高电压 小电流的特征 通常静电用E S D E l e c t r o S t a t i cD i s c h a r g e 来表示 而静电放电就有 如溃坝一样 电荷会瞬间释放出来 通常 3 k V 以下的静电不会被人所感觉到 但对于 某些相对比较敏感的电子元器件来说 1 0 0 V 的静电就有可能对其产生破坏 特别 要说明的是正负静电产生的效果是不同 的 并不一定是电鼍越大越容易产生问题 1 0 k V 没有影响不能代表一1 0 k V 也没有问 题 8 K 没有问题不能简单的认为6 K 也没有 问题 因为不同的电量会有不同的放电路 径 这对初学者来说一定要牢记 在干燥的 环境下 用手接触到汽车音响操控面板的 一瞬间经常会产生静电 放电量高的时候 胴I 甚至能达到15 k V 特别是面板突出的金属 部分更容易产生 由于1 0 湿度环境下的电 量比8 0 湿度环境下的电量要高几十倍 我 们可以用提高湿度的办法来减少静电的放 电量 可是单纯的提高湿度是无法完全避 免静电危害的 所以需要用其他方法来配 合改善 2 设计中防止静电的基本方法 第一种方法是小让放电现象产生 也 就是绝缘的意思 比如增加操作面板表面 到线路板之间的距离 通常情况下 如果操 作面板表面距离线路板上电子元器件的曲 线距离是l m m 那么在士l K V 以下的E S D 一 般足不会串扰到元器件上 如此推理 如果 操作面板表面距离线路板上电子元器件的 曲线距离大于1 5 m m 那么 l5 K V 以下的 E S D 就很难对元器件产生危害 可是由于种 种规格要求限制 十几毫米的距离通常是很 难保证的 所以当静电不n I 避免的串到线路 板上如何处理就要用到第 种方法了 第二种方法是尽快消除已经产生的静 电 不要让它滞留 这是设计中普遍运用的 一种方法 当静电不可避免的串到了线路 板以后 为了不让它破坏到电子元器件 通 常会用以下几种办法来解决 在容易产生静电的接口部增加旁路电 容 迅速把静电释放到G N D 上 旁路电容的 大小和位置不同 消除静电的效果也不同 通常1 0 0 p 1 0 0 0 0 p 的电容对抑制静电最有 效 所使用的G N D 必须是阻抗较低的 也就 是成片的大面积的G N D 面 如果G N D 面积 过小 线条过于狭窄 阻抗过高 那么静电 就会通过其他阻抗低的路径溜走 就有可 能进入产品的内部产生不良 使用齐纳二极管来锁定电压 使被锁 定后的电压值小于电子元器件所能承受的 最大电压范围 通常集成芯片的所能承受 的电压是5 V 以下 我们选用5 V 以下的齐纳 二极管来减弱E S D 使通过二极管以后的电 压被强制控制在5 V 以下 这样就不会对芯 片产生破坏 当然 使用时也要注意齐纳二 极管的特性 特别是随着温度变化稳压值 会有一定的漂移 这时就要留出一一定的余 量 防止由于漂移产生偏差而不能有效的 锁定电压 从而破坏电子元器件 选用耐电压特性好的电子元器件 通 常操作面和接口部是静电最容易进入的地 方 距离这些地方近的电子元器件的耐压 能力一定要高 尤其是紧靠接口处的旁路 电容要用6 3 0 V 耐压的 避免由于耐压不足 造成对电容的破坏使旁路电容失去作用 进而让静电进入线路板内部破坏其他电子 元器件 但是通常乃电压特性好的电子元 器件的价格也比较高 如何在设计过程中 既能考虑到质量又能兼顾到设计成本就是 每一个产品需要面对的重大课题 对线路板的G N D 进行合理分布 无论 是防止静电还是电磁干扰 合理的分布 G N D 都是最有效最经济的改善办法 这也 是电路设计中最复杂最难掌握的部分 通 常我们会把整个G N D 分成几个部分 比如 数字G N D D G N D 模拟G N D A G N D 信 号G N D S G N D 电源G N D P G N D 和静 电G N D 它们将会在一个所谓的基准G N D 上汇合到一起 特别是静电G N D 一定要单 独构成 不要和其他任何G N D 连在一起 可 以通过螺丝和金属壳体连接 这样静电就 不会串入到线路板的其他部分 也就不会 对产品产生影响了 但是这也是其中的一 种方法 对于汽车制造商来说 他们对汽车 音响的要求不一样 也就有可能对G N D 的 连接方式有一定的影响 这样就需要具体 问题具体解决 在这里就不一一赘述了 3 设计中的静电对策 在工作中我曾经遇到过一个问题 我 下转8 3 页 科技创新导报S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI n n o v a t i o nH e r a l d8 1 万方数据 工业技术 Z D Q臼Q S c i e n c ea n d T e c h n o l o g yI n n o v a t i o nH e r a l d 中途遇到障碍物 电梯会因为光电开关的 作用而自动开门 2 2 电梯的主电路设计 2 2 1 曳引电机的主电路设计 图1 为电机的主电路图 此次设计采用交流双速电机作为曳引 电机 它的优点是简单 经济 而且舒适感 比较好 曳引电机的工作原理 起动时 慢速串 入电抗电阻 延时一段时间后 短接电阻 后短接电抗 到达楼层上或下感应触点后 切入快速 串入电抗 延时后短路电抗 电 表1 输入点数分配表 各称车俞人点名称输入点 轿内开1 1 按钮 X 0 0 9 四甚上感声触点 I 2 l 轿内美I J 按钮X f J l 0冈层f 感也触点X 0 2 2 轿内一嗅选钮 X f l l 五层下感应触点 0 2 3 轿内 二晨选钮X O l2一屡平层感声触点X 0 2 4 矫内C d 屡i E 翱X 0 l3 二层平最感应触点 X 0 2 3 轿内四磋选钮 X 0 1 4三联平甚感应南虫点X 0 2 6 轿内五县选钮 X O l5 四哽平展感也触点 X 0 2 7 一层上感应触点 X O l 6 五甚平最感应触点 X 0 2 8 二层t 感应触点 X 0 l7超重砖膨触点X 0 2 9 二蜈下感应触点 X 0 lH 关门极限开关 X 0 3 0 2 屡 啦f j i 触点X 0 1 9 开门极限开关 X 0 3 I 三最下感应触点 X 0 2 0 门区惑直触点 X 0 3 2 表2 输出点数分配表 名称输出点名称输出点 轿内一层选钮指示灯 Y 0 0 1 轿厢下行指示灯 0 2 2 轿内二展选钮指示灯 Y 0 0 2 超重报警器 Y 0 2 3 轿内三层选钮指 R 灯 Y 0 0 3 上f i 接触器 Y 0 2 4 轿内四甚选钮指示灯 Y 0 0 4下行接触器Y 0 2 5 轿内五晨选钮指示灯 Y 0 0 5 快速接触器 Y 0 2 6 L E D 数码管l Y 0 1 4 慢速接触器 Y 0 2 7 L E D 数码管2 Y O 5 一级加速接触器 Y 0 2 8 L E D 数码管3 Y 0 1 6 二级加速接触器 Y 0 2 9 L E l 数码管4 Y O l7 三级加速接触器Y 0 3 0 L E D 数码管5 Y O l 8 电磁抱闸 Y 0 3 1 L E D 数码管6 Y O l 9 轿I 开f 接触器 Y 0 3 2 L E D 数码管7 Y 0 2 0 轿I 关门接触器 Y 0 3 3 轿厢上行指示灯 Y 0 2 1 动机转入固有特性运转 减速时切入慢速 短路电抗和电阻 延时后串入电阻 平层后 切断电路 电动机停止运转 2 2 2 门电机的主电路设计 图2 为门电机的电路图 门电机选用的三相异步电动机 如图 中所示电动机的正反转来实现门的开关 K S 为速度继电器 用来对开关门到头时制 动 防止轿 厅门的损坏 门电机原理分析 当电梯平层时 开门 触点K M K 闭合 电机正转 轿门打开 当定 时继电器到时 K M G 闭合 电机反转 轿门 关闭 当有人在门中间出现时 门区感应触 点闭合 电梯强迫正转 轿门打开 当轿门 碰到开 关极限开关时 K M K 或K M G 断开 并反向制动 2 3P L C 的I o 点分配及内部说明 2 3 1L E D 数码管的各段编号 各段数码管的编号如图3 所示 2 3 2I O 点的分配 输入 输出点的分配如下 如表1 表2 所示 参考文献 1 朱昌明 洪治育 张惠侨 电梯与自动扶 梯一一原理 设计 安装 测试 M 上海 上海交通大学出版社 1 9 9 5 2 周万珍 高鸿彬 P L C 分析与设计应用 M 1 北京 电子工业出版社 2 0 0 6 3 张延琪 电工视图自学通 M 北京 中 国电力出版社 2 0 0 5 4 张汉杰 现代电梯控制技术 M 哈尔 滨 哈尔滨工业大学出版社 1 9 9 6 5 中商情报网 2 0 0 7 2 0 l O 年中国电梯行 业研究预测报告 E B O L 6 h t t p w w w a s k c i c o r n r e p o r t s 2 0 0 7 1 0 2 0 0 7 1 0 2 3 1 3 1 1 9 h t m l 7 李杰 P L C 技术在电梯控制系统中的应 用 科技创新导报 2 0 0 8 年第1 9 期 上接8 1 页 发现每当对产品做静电注入实验时都会从 扬声器里听到 扑 的杂音 并且随着音量 旋钮的变化 杂音的音量也随之变化 经过 对线路板上线条排布的分析 如图1 所示 这是多层线路板的内层 原本是没有 这 条线的 是直接连接到产品接口部的一 线条 在实验中由于静电串入 线 对旁边 的 音频线产生了影响 并且通过功率放 大器的放大后被播放出来 所以每当注入 静电的一瞬间都会听到 扑 的杂音 作为 解决的一个方案 我在 和 之间加上一 条 线 也就是加了一条屏蔽G N D 线 这样 和 用没有并排行走 静电就不会从 线直接串到 线上 也就不会再听到 扑 声了 这里的例子只是我平时工作中遇到的 一个问题 关于静电影响产品性能的实例 有很多 作为设计者 需要明确静电发生的 原因才能更好的采取对策措施 4 生产中防止静电的方法 除了在设计时要注意防止静电产生的 危害 在工场的生产作业时也必须进行相 应的管理 静电十分容易产生 手指 工具 金属物体在接触到电子元器件的管脚时都 有可能产生放电 所以在生产中必须对每 个步骤进行仔细分析 对可能产生静电的 部分逐一对策 比如用静电手腕 静电靴 静电服来除去操作员身七的静电 避免金 属物体直接接触元器件 用专用仪器对线 路板和电子元器件上的静电菏进行滤除 对使用设备进行良好的接地 控制生产线 的湿度等等 因此这些措施在所有生产电 子设备的工厂里面都应该被采用 因为即 使在设计中用了比较完善的对策静电的方 法 但是如果生产中不进行管理 那么依然 可能出现很多不良品 所以只有把设计和 生产有效的结合到一起才会做出成功的产 品 如果忽略这些问题 那么很可能往生产 线上生