车辆电磁兼容-电源线共阻抗耦合

汽车内部充斥着成束的导线，骚扰信号很容易通过导线直接传导到电路中而对汽车电子系统内部电路产生干扰。对于动力总成控制系统来说，最常见的一种现象是干扰噪声经过电源线直接耦合到其中。

在印制电路板中，电源供电线是电子系统与设备的一条主要噪声传输途径。数字逻辑元器件在开关状态变换时，电源中的供电电流会产生很大的瞬态变化，由于瞬态变化的电流具有很陡的上升和下降波形，因此包含了丰富的高频分量。

对于一个脉冲上升时间为τ的时钟，应考虑的最高频率分量为1/πτ，上升时间越短，应考虑的高频分量就越高。在系统的时钟频率一定时，尽可能地增加脉冲上升时间是减小噪声辐射的重要措施之一，但是当系统的时钟频率已经很高时，脉冲上升时间就没有多少裕量可以增加了，通常都是几个纳秒，甚至更小，如此快的瞬态变化电流在供电线路中流动就会产生电源干扰问题。

在电子系统与设备内，电源供电系统大多需要提供给多个电路单元模块共同使用。单电源给多个单元电路模块供电的系统中存在着共电源干扰，并且电源的内阻越大，干扰越大。只有在理想情况下（即电源内阻为零）才不会出现共电源干扰现象，但实际上电源总存在内阻，因此，实际电路中必然存在着共电源干扰这种传导耦合传输途径。

为避免公用电源成为单元电路模块间的噪声耦合通道，要求在负载上所产生的任何交流信号都不要在供电馈线上产生交流感应电压，即要求电源馈线尽可能降低其阻抗。而在高频时，电源馈线的特性阻抗为一种无损耗传输线的阻抗，可以表示为

式中，L₀表示电源馈线的分布电感；C₀表示电源馈线的分布电容。(www.xing528.com)

当负载电流突变时，在负载上所产生的瞬时电压变化值可表示为

式（4-33）中所表示的瞬时电压波动ΔU_L对电子系统与设备是一种有害的干扰。显然，减小电源馈线的特性阻抗，也就能相应地减小电源馈线上可能出现的瞬时压降。而由式（4-32）可以看出，减小电源馈线特性阻抗需要通过减小电源馈线的分布电感和增大分布电容来实现。

电源供电线路的电感还将影响集成电路芯片本身的正常工作。在开关的瞬间，集成电路芯片的电流本应发生跳跃式变化，但由于集成电路芯片是通过供电线路与电源相连接，供电线路的电感阻止了电流的瞬时变化，从而影响了集成电路芯片的开关速度。此外，由于集成电路芯片中的门电路从关闭到开启时需要从电源中吸取大量的电流，所以该电流在电源线路电感上所产生的电压降使集成电路芯片得到的电源电压低于额定值。而当集成电路芯片中的门电路从开启到关闭时，由于线路电感的反感应电动势又使集成电路芯片上得到的电源电压高于其额定的电源电压，所以就会使集成电路芯片电源引脚上的电压产生振荡现象。同时，电压供电线路在有瞬态变化电流流过时将向周围空间辐射电磁噪声，该噪声正比于电流的环路面积、电流中包含的高频分量和电流大小，这就是所谓的电磁环路干扰。

骚扰之所以能够从骚扰源经电源配电网络进入敏感部位，是因为两者是连接在一起的，因此对高频不利。尽管从线路上可以容易地预测阻抗，但是在高频时很难精确估算。在电磁兼容试验中，电源的射频阻抗可用50Ω电阻并联50μH电感近似表示。

对于较长的距离，在10MHz以下，电源电缆是损耗很低的、特性阻抗约为150～200Ω的传输线。然而在任何一个局部配电系统中，因负载连线、电缆接头和配电元件引起的骚扰是影响射频传输特性的主要因素，所以所有这些因素都将导致损耗的增加。