電子設備電磁兼容設計研究

1、<p>　　電子設備電磁兼容設計研究</p><p>　　摘要：本文介紹了電磁兼容基本概念及電子設備的電磁兼容的設計要求,討論了接地、濾波、屏蔽技術等電磁兼容的設計方法。 </p><p>　　關鍵詞:電子設備;電磁兼容;接地;濾波;屏蔽 </p><p>　　中圖分類號：F470.6 文獻標識碼：A </p><p>　　前言：目

2、前電子設備的電磁干擾問題變得越來越突出，加強電磁兼容設計對保證電子設備的正常運行具有非常重要的作用。其中，PCB 設計、屏蔽設計濾波設計以及接地設計是電子設備電磁兼容設計的重要內容，各設計工作者應致力于探討更好的方法來提高電子設備電磁兼容設計的效果。 </p><p>　　1、電子設備電磁干擾因素的分析 </p><p>　　給電子設備帶來電磁干擾的因素總體可分為兩類，即外部因素與內部因素

3、兩種，兩種干擾方式均具有重要的影響。 </p><p><b>　　1.1外部因素 </b></p><p>　　外部因素所帶來的干擾是指排除電子設備及系統(tǒng)以外的因素給電子設備所帶來的電磁設備做帶來的電磁干擾。其干擾方式主要有以下幾種: </p><p>　　1）高電壓或外部電壓因絕緣漏電而對電子設備及其系統(tǒng)所帶來的電磁干擾; </p&g

4、t;<p>　　2）電子設備所處的周圍空間的電磁波對電子設備及其系統(tǒng)所帶來的干擾; </p><p>　　3）電子設備運作的環(huán)境早溫度不穩(wěn)定，導致電子設備內部的電子線路參數、元件等發(fā)生改變而產生電磁干擾; </p><p>　　4）電子設備所處的周圍環(huán)境下有工業(yè)電網的供電設施，其電網電壓所產生的電磁干擾; </p><p>　　5）在特定空間內，若電子

5、設備周圍有功率較大且磁場較強的設備，當產生相互禍合時則容易對電子設備及系統(tǒng)產生的電磁干擾。 </p><p><b>　　1.2內部因素 </b></p><p>　　內部因素所帶來的干擾卞要是電子設備內部各兀件在相互作用下產生的電磁干擾，卞要表現為以下幾種形式: </p><p>　　1）無線電信號通過電源、導線、地線時因阻抗發(fā)生禍合現象或導

6、線間的互感等而造成對電子設備的電磁干擾; </p><p>　　2）電子設備或系統(tǒng)的部分兀件由于工作時間過長而發(fā)熱，而對元件木身或其他元件的穩(wěn)定性造成的電磁干擾的現象; </p><p>　　3）分布于各線路上的電子設備的工作電源的電容及電子設備的絕緣電阻等元件間發(fā)生漏電所引發(fā)的電磁干擾; </p><p>　　4）電子設備在運行的過程中，若有多臺電子設備共用一組直

7、流電源或不同的電源通過同一根地線時，公共地線由于匯聚了多條電路的電流，此時若有電壓降產生的話則容易發(fā)生電磁干擾; </p><p>　　5）電子設備內部大功率元件及高電壓所產生的磁場與額電壓發(fā)生藕合，造成對電子設備其他部件的電磁干擾。 </p><p>　　2電子設備的電磁兼容設計 </p><p>　　由上述可對電子設備造成電磁干擾因素的分析我們可以總結出，電子設

8、備電磁兼容設計的最終目的是使電子設備可不受內部與外部因素的干擾，確保電子設備可在各特殊的電磁環(huán)境中保持正常的運行。另外，還應降低電子設備對其他電子設備間的干擾。如何有效控制住電子設備的干擾因素及電子設備所受的電磁干擾的傳播應作為電子設備電磁兼容設計的需重點突破的問題。 </p><p>　　2.1印制電路板（PCB）的設計 </p><p>　　印制電路板的設計是電子設備電磁兼容設計中最為

9、基礎的一環(huán)PCB幾乎存在于每一種電子設備當中，PCB除了可固定電子設備上的各種小零件外，其卞要功能是提供電子設備各項零件的相互電氣連接.隨著電子設備復雜度的增加，PCB上的零件與線路也越來越密集PCB設計的好壞對電路的干擾及抗干擾能力影響很大。因此，要使電子電路獲得最仕性能，除了兀器件得選擇和電路設計之外，良好的元件布局和導線布設在電磁兼容性也是一個非常重要的因素。 </p><p>　　2.1.1 PCB的布局

10、 </p><p>　　要考慮PCB的尺寸。若PCB的尺寸設置過大，印制線過長，則會增加阻抗，抗噪聲性能下降，成本也會增加;但若PCB尺寸過小，散熱困難，而且容易導致相鄰傳輸線間的串擾。因此，在對尺寸進行設計時，應將PCB的抗噪聲能力與抗串擾能力也納入考慮范圍，以保證尺寸設計的合理性必在元件布局時，應將數字電路、模擬電路以及噪聲源分別放置，將高頻電路與低頻電路分開。圍繞各功能電路的核心元件進行布局，保證各元件沿同

11、一力一向整齊、緊湊排列，易受干擾的兀器件不能相鄰布局，以防信號間的藕合。 </p><p>　　2.1.2PCB的布線 </p><p>　　PCB布線總原則為先布時鐘、敏感信號線，再布高速信號線，最后布一般的不重要的信號線。 </p><p>　　電源線、地線及印制導線在印制板上排列要恰當，盡量做到短而直，以減小信號線與回線之間所形成的環(huán)路面積。 </p&g

12、t;<p>　　電源線、地線及印制導線對高頻信號應保持低阻抗。在頻率很高的情況下，電源線、地線或印制板導線都會成為接受與發(fā)射干擾的小天線。降低這種干擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小其高頻阻抗。 </p><p>　　2.2電磁兼容中的濾波設計 </p><p>　　電磁兼容的濾波設計的卞要目的是將沿導線傳播的電磁干擾因素予以抑制的方法。設計過程中，對于高頻電路帶來

13、的干擾，可將由一個電感器和兩個電容器組成的n型濾波器作為濾波措施，并選用阻容與感容的去耦網絡將電源與電路進行隔離，以接觸電路間的耦合現象，從而防止電路中侵入干擾信號。設計中也可將共模濾波單元與差模濾波單七進行組合設計來達到抑制共模與差模電流的目的。其方法的作用機制是共模濾波單兀與差模濾波單元與雙階LC低通濾波單兀具有等同的效果。自身等效串聯(lián)電阻ESR、走線導帶等因素均會對濾波電容造成一定影響，濾波電容與寄生電阻會在高頻段產生零點，可降低

14、LC網絡對高頻段噪聲的衰退力。 </p><p>　　2.3電磁兼容中的接地設計 </p><p>　　接地設計是電子設備抗干擾的關鍵手段。設計內容涉及電路組合接地方案、接地點、抑制接地擾措施等。在進行接地點設計時，若采用單點接地，則會增加接地線的長度，從而造成接地線巾翩寸力的增加，形成電磁干擾。所以在設計中我們宜采用多點、就近接地的力一式，減少接地點間電位差，增強抗干擾能力。在進行電路組

15、合接地力一案設計上時，應保證接地而與接地線間的直流阻抗<2.5mW，使設備中各個接地點直接連接離其最近的接地而，確保接地線的電氣連接的可行性。最后還要對接地而采取抗氧化、抗腐蝕，提升接地效果等處理。 </p><p>　　需要屏蔽的地方，做成一個封閉的導電殼體并接地，把內外兩種不同的電磁波隔離開。實踐表明，若屏蔽材料能達到（30～40）dB以上衰減量的屏蔽效果時，就是實用、可行的。 </p>

16、<p>　　為實現機組自動化控制 ，各系統(tǒng)配置了各種自動化元件 ，如流量開關、壓力開關、壓力變送器、液位開關、液位變送器、油混水信號器、差壓開關、差壓變送器、溫度傳感器、溫度變送器、位移傳感器、行程開關等。這些自動化元件在使用過程中需根據實際需要調試整定 ，以滿足機組監(jiān)控需要 ，實現機組的自動化監(jiān)控。 </p><p><b>　　結語： </b></p><p

17、>　　電磁屏蔽作為一種干擾能量的作用。是利用屏蔽體對干擾電磁波的吸收、反射來到大減弱高人能量。它采用低電阻的導體材料，并且利用電磁波在屏蔽導體表面產生的反射以及在導體內部產生吸收和多次反射而起到一定的屏蔽作用。其目的有效的阻止電磁波從一例空間向一例空間傳揚。泄露場強度大小或屏蔽效能的多少來衡量屏蔽效果的大小和強弱。電磁兼容技術涉及面很廣，電磁兼容性領域也正在發(fā)展，重要的是掌握有關電磁兼容的基本原理，認真分析和試驗，選擇合適的解決問

18、題方法，就能實現EMC的要求。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　?。?］高攸綱.電磁兼容總論［M］.北京郵電出版社，2001. </p><p>　?。?］陳淑風.電磁兼容試驗技術［M］.北京郵電出版社，2001. </p><p>　?。?］白同云.電磁兼容設計［M］.北京郵電出版