ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าทุกชนิดล้วนมี EMI (Electro-Magnetic Interference – การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) อยู่โดยกำเนิด ฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลายของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ช่วยตอบสนองความคาดหวังที่แตกต่างกันของผู้คน แต่ก็ทำให้เกิดปัญหา EMI ตามมามากมาย ซึ่งคุกคามต่อสุขภาพของมนุษย์และความปลอดภัยของสิ่งแวดล้อมโดยตรง ผลกระทบของ EMI ต่อยานยนต์มีความเด่นชัดมากจนส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์วิทยุภายนอก และก่อให้เกิดการรบกวนต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในรถในระดับหนึ่ง ดังนั้น การทำความเข้าใจ EMI และให้ความสำคัญกับข้อควรระวังบางประการในการออกแบบวงจรยานยนต์ในเชิงป้องกันจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง
ปัญหา EMI มักเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ สามารถพบได้ทั่วไปในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ องค์ประกอบ และระบบต่าง ๆ สาเหตุของ EMI มีมากมาย แต่มีแกนหลักเพียงประการเดียว คือ การรบกวนจากการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) องค์ประกอบที่ทำให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ถูกรบกวนโดยไฟฟ้าสถิตมีอยู่สองด้าน ได้แก่ พารามิเตอร์การกระจายตัวในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาอย่างไม่เหมาะสม และปัจจัยด้านสภาพแวดล้อมที่ลดความเสถียรของวงจร ซึ่งท้ายที่สุดก่อให้เกิดการรบกวน
ความทนทานต่อ EMI ในยานยนต์ส่วนใหญ่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในรถ โหมดการส่งผ่านประกอบด้วยการนำและการแผ่รังสี ในขณะที่แหล่งรบกวนรวมถึงสัญญาณรบกวนจากเครือข่ายวงจร การรบกวนจากการคายประจุไฟฟ้าสถิต และการรบกวนจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น
•สัญญาณรบกวนของเครือข่ายวงจรส่วนใหญ่เกิดจากอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในยานพาหนะ อุปกรณ์เหล่านี้สร้างสัญญาณรบกวนแบบพัลส์ซึ่งถูกส่งผ่านในรูปแบบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารอบเครือข่าย ทำให้อุปกรณ์รับสัญญาณวิทยุโดยรอบไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ
•การรบกวนจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า หมายถึง การรบกวนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน (พัลส์) เมื่อวงจรถูกเปิดหรือปิดการจ่ายไฟ โดยจะเกิดขึ้นอย่างเด่นชัดกับตัวนำแบบอุปนัยและแบบเก็บประจุ เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าสูงเกิดขึ้นอย่างฉับพลันในช่วงเปลี่ยนสถานะของการเปิดและปิดเครื่อง ทำให้ความถี่ของรังสีที่แผ่ออกมาสูงตามไปด้วย การรบกวนประเภทนี้ไม่เพียงส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์รับสัญญาณรังสีบนยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ารถยนต์ในระดับที่แตกต่างกันอีกด้วย
หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดที่ใช้ในยานพาหนะจะไม่ทำงานตามปกติ เว้นแต่จะมีการจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่เสถียร เมื่อใดก็ตามที่เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในระบบจ่ายไฟ โมดูลอิเล็กทรอนิกส์จะไม่สามารถทำงานได้ตามสภาวะปกติ
เคล็ดลับในการออกแบบวงจรยานยนต์
เพื่อป้องกันไม่ให้ยานพาหนะเกิดความผิดปกติเนื่องจาก EMI ควรมีการดำเนินมาตรการป้องกันบางประการเพื่อยับยั้งหรือ ลด EMI เพื่อให้ยานยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์สามารถทำงานได้อย่างราบรื่น
เคล็ดลับที่ 1: ควรลดการรบกวนจากการนำไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้า
มาตรการโดยละเอียดในการออกแบบวงจรรถยนต์สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:
•ควรลดพื้นที่ที่มีประสิทธิผลของแต่ละวงจรให้เหลือน้อยที่สุด
•เมื่อกล่าวถึงสัญญาณรบกวน EMI ที่เกิดจากการรั่วไหลของความเหนี่ยวนำในหม้อแปลง จำเป็นต้องติดตั้งฉนวนป้องกันสนามแม่เหล็กบนหม้อแปลง นอกจากนี้ ควรลดพื้นที่ที่มีผลของแต่ละลูปให้เหลือน้อยที่สุด
•สำหรับวงจรที่มีปัญหา EMI รุนแรง สามารถใช้สายคู่ในการส่งสัญญาณเพื่อลด EMI ได้
เคล็ดลับที่ 2: ควรห้ามการรบกวนของเครือข่ายวงจรยานยนต์
•สายที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ารถยนต์ควรถูกทำให้สั้นลงและต้องไม่วางขนานกันหรืออยู่ใกล้กัน
•การจัดเส้นทางสายสัญญาณอย่างมีเหตุผลมีบทบาทสำคัญในการป้องกันการรบกวนของเครือข่ายวงจร
•ควรเพิ่มค่าความจุของตัวเก็บประจุกรองไฟ และเพิ่มวงจรแยกสัญญาณแบบ RC เพื่อช่วยลดการคัปปลิงของวงจร
เคล็ดลับที่ 3: ควรห้ามการรบกวนจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในยานยนต์
•ควรมีการใช้งานการป้องกันเครือข่าย R-C-D
•ควรกำหนดมาตรการห้ามชั่วคราวที่มีประสิทธิภาพไว้ที่แหล่งรบกวน ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของโหลดแบบมีตัวเก็บประจุ แต่ยังช่วยปกป้องและควบคุมจุดสัมผัสของโหลดแบบมีตัวเก็บประจุด้วย
•ควรติดตั้งแผ่นโลหะป้องกัน
การรบกวนใด ๆ ในสนามสามารถถูกห้ามได้ด้วยวิธีการป้องกันการรบกวน
•ภายในย่านความถี่รับสัญญาณของการสื่อสารเคลื่อนที่ มักเลือกใช้อะลูมิเนียมสำหรับการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากผลของสกินเอฟเฟกต์ที่ความถี่สูง ทำให้แผงป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีความหนามาก
•สามารถใช้เครื่องยนต์แบบไร้การสัมผัสหรือระบบจุดระเบิดแบบไม่มีจานจ่ายเพื่อขจัดแหล่งรบกวนและลดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
เคล็ดลับที่ 4: ควรมีการป้องกัน
การป้องกันด้วยฉนวนป้องกันมีบทบาทอย่างมีประสิทธิภาพในการหยุดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า โดยปกติจะเลือกใช้วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงเป็นฉนวนป้องกัน มีการพิสูจน์แล้วว่าประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของการป้องกันสนามความถี่สูงขึ้นอยู่กับวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง เช่น เหล็กหรืออะลูมิเนียม ในขณะที่การป้องกันสนามความถี่ต่ำขึ้นอยู่กับวัสดุที่มีค่าการนำแม่เหล็กสูง เช่น เหล็กแม่เหล็ก เหล็ก และโลหะผสมเบริลเลียม เครื่องใช้ที่มีแนวโน้มก่อให้เกิดประกายไฟหรืออาร์กไฟฟ้าควรได้รับการป้องกันด้วยฉนวนโลหะเพื่อขจัดผลกระทบด้านลบต่อความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)
เคล็ดลับที่ 5: การกรองยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการควบคุม EMI
ฟิลเตอร์ถือเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการป้องกัน EMI และสามารถต้านทาน EMI ที่เข้าสู่ระบบโดยตรงผ่านเส้นทางวงจรได้ โดยสรุปแล้ว การเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณเป็นวิธีสำคัญในการป้องกัน EMI สำหรับสัญญาณเซนเซอร์ที่มีความแรงต่ำ วงจรสามารถขยายให้มีแอมพลิจูดสูงขึ้น ซึ่งจะช่วยลด EMI ได้อย่างมาก
ผ่อนชำระแบบ EMI บนวงจรยานยนต์ส่งผลเสียอย่างมากต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ไม่เพียงแต่ทำให้อายุการใช้งานของยานยนต์สั้นลงเท่านั้น แต่ยังทำลายความปลอดภัยในการขับขี่ของผู้คนอีกด้วย ดังนั้นจึงสามารถดำเนินมาตรการป้องกันมากมายเพื่อลดอิทธิพลของ EMI ที่มีต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ พร้อมทั้งรับประกันความปลอดภัยและความเชื่อถือได้ในการขับขี่ยานยนต์
