教你如何做好電源電子設備的電磁兼容?
發布時間:2014-05-15 責任編輯:sherryyu
suizhedianzijishudexunsufazhan,xiandaidedianzishebeiyiguangfandiyingyongyurenleishenghuodegegelingyu。dangqian,dianzishebeiyichuyufeisufazhandeshiqi,bingqiezhegefazhanguochengrengyiriyizengchangdesuduchixuzhe。dianzishebeideguangfanyingyonghefazhan,birandaozhitamenzaiqizhouweikongjianchanshengdediancichangdianpingdebuduanzengjia。yejiushishuo,dianzishebeibukebimiandizaidiancihuanjing(EME)中工作。因此,必須解決電子設備在電磁環境中的適應能力。電磁兼容性(EMC)是一門關於抗電磁幹擾(EMI)影響的科學。
電磁幹擾源的分類
gezhongxingshidedianciganraoshiyingxiangdianzishebeidiancijianrongxingdezhuyaoyinsu,yinci,tashidiancijianrongxingshejizhongxuyaoyanjiudezhongyaoneirong。dianciganraoyuankefenweineibuganraohewaibuganrao。neibuganraoshizhidianzishebeineibugeyuanbujianzhijiandexianghuganrao,baokuogongzuodianyuantongguoxianludefenbudianronghejueyuandianzuchanshengloudianzaochengdeganrao(與工作頻率有關);信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合,或導線之間的互感造成的幹擾;設備或係統內部某些元件發熱,影響元件本身或其它元件的穩定性造成的幹擾;大功率和高電壓部件產生的磁場、電場通過耦合影響其它部件造成的幹擾。外部幹擾是指電子設備或係統以外的因素對線路、設備或係統的幹擾,包括外部的高電壓、電源通過絕緣漏電而幹擾電子線路、設備或係統;外部大功率的設備在空間產生很強的磁場,通過互感耦合幹擾電子線路、設備或係統;空間電磁波對電子線路或係統產生的幹擾;工作環境溫度不穩定,引起電子線路、設備或係統內部元器件參數改變造成的幹擾;由工業電網供電的設備和由電網電壓通過電源變壓器所產生的幹擾。
幹擾的傳遞途徑
當幹擾源的頻率較高、幹擾信號的波長又比被幹擾的對象結構尺寸小,或者幹擾源與被幹擾者之間的距離r》》λ/2π時,則幹擾信號可以認為是輻射場,它以平麵電磁波形式向外副射電磁場能量進入被幹擾對象的通路。
幹擾信號以漏電和耦合形式,通過絕緣支承物等(包括空氣)為媒介,經公共阻抗的耦合進入被幹擾的線路、設備或係統。如果幹擾源的頻率較低,幹擾信號的波長λ比被幹擾對象的結構尺寸長,或者幹擾源與幹擾對象之間的距離r《《λ/2π,則幹擾源可以認為是似穩場,它以感應場形式進入被幹擾對象的通路。
幹擾信號可以通過直接傳導方式引入線路、設備或係統。
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電磁兼容性設計的基本原理
首先是接地。接地目的包括:保證電路係統能穩定地幹作;防止外界電磁場的幹擾;保證安全工作。其次是屏蔽。屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離,以控製電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。屏蔽體材料選擇的原則是:當幹擾電磁場的頻率較高時,利用低電阻率的金屬材料;當幹擾電磁波的頻率較低時,要采用高導磁率的材料;在某些場合下,如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時,往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。
另外還有其它抑製幹擾方法,包括濾波、正zheng確que選xuan用yong無wu源yuan元yuan件jian和he電dian路lu技ji術shu。濾lv波bo是shi抑yi製zhi和he防fang止zhi幹gan擾rao的de一yi項xiang重zhong要yao措cuo施shi。濾lv波bo器qi可ke以yi顯xian著zhu地di減jian小xiao傳chuan導dao幹gan擾rao的de電dian平ping,對dui高gao頻pin電dian路lu可ke采cai用yong兩liang個ge電dian容rong器qi和he一yi個ge電dian感gan器qi(高頻扼流圈)組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多,選擇適當的濾波器能消除不希望的耦合。實用的無源元件並不是“理想”的de,其qi特te性xing與yu理li想xiang的de特te性xing是shi有you差cha異yi的de。實shi用yong的de元yuan件jian本ben身shen可ke能neng就jiu是shi一yi個ge幹gan擾rao源yuan,因yin此ci正zheng確que選xuan用yong無wu源yuan元yuan件jian非fei常chang重zhong要yao。有you時shi也ye可ke以yi利li用yong元yuan件jian具ju有you的de特te性xing進jin行xing抑yi製zhi和he防fang止zhi幹gan擾rao。有you時shi候hou采cai用yong屏ping蔽bi後hou仍reng不bu能neng滿man足zu抑yi製zhi和he防fang止zhi幹gan擾rao的de要yao求qiu,可ke以yi結jie合he屏ping蔽bi,采cai取qu平ping衡heng措cuo施shi等deng電dian路lu技ji術shu。平ping衡heng電dian路lu是shi指zhi雙shuang線xian電dian路lu中zhong的de兩liang根gen導dao線xian與yu連lian接jie到dao這zhe兩liang根gen導dao線xian的de所suo有you電dian路lu,對dui地di或huo對dui其qi它ta導dao線xian都dou具ju有you相xiang同tong的de阻zu抗kang。
電磁兼容性問題的規範和標準
幹擾特別委員會(CISPR),主要研究無線電係統中幹擾噪聲的測量。1976年,CISPR開始製訂電磁幹擾的EMI標準。1900年10yuezaijijingxiudingjichushanggongbuzaibanbiaozhun,suihougaiweiyuanhuihaiyuguojiwuxiantongxinzixunweiyuanhuiyiqishenyi,weidianzichanpindiancijianrongxingdejiancezhidingshujuyaoqiujijutifangfa。zhidingleyixinxijishuzhuangzhizaoshengweiduixiangde“工業、科學及醫療用無線電儀器的幹擾特性允許值及其測量方法”(標準11號);“車輛、機動船和火花點火發動驅動裝置無線電幹擾特性的測量方法及允許值”(標準12號);“無線電和電視接收機的無線電幹擾特性的測量方法及允許值”(標準13號)等。直至1992年中期,國際EMI標準才最終完善起來。CISPR推薦的容限已為世界上許多國家所采納,並作為其國家條例的基礎。
一些典型電磁兼容性問題的解決
由(you)於(yu)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)在(zai)各(ge)行(xing)各(ge)業(ye)中(zhong)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong),在(zai)人(ren)類(lei)活(huo)動(dong)的(de)空(kong)間(jian)無(wu)處(chu)不(bu)充(chong)斥(chi)著(zhe)電(dian)磁(ci)波(bo),因(yin)此(ci),電(dian)子(zi)設(she)備(bei)不(bu)解(jie)決(jue)電(dian)磁(ci)波(bo)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti),就(jiu)不(bu)能(neng)兼(jian)容(rong)工(gong)作(zuo)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong),人(ren)們(men)在(zai)研(yan)究(jiu)抗(kang)幹(gan)擾(rao)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)也(ye)積(ji)累(lei)了(le)大(da)量(liang)的(de)經(jing)驗(yan),不(bu)斷(duan)地(di)研(yan)究(jiu)出(chu)許(xu)多(duo)實(shi)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)消(xiao)除(chu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。微(wei)機(ji)設(she)備(bei)的(de)軟(ruan)件(jian)抗(kang)幹(gan)擾(rao)主(zhu)要(yao)是(shi)穩(wen)定(ding)內(nei)存(cun)數(shu)據(ju)和(he)保(bao)證(zheng)程(cheng)序(xu)指(zhi)針(zhen)。微(wei)機(ji)是(shi)一(yi)個(ge)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi),軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)支(zhi)持(chi)和(he)加(jia)強(qiang)硬(ying)件(jian)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。
保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)是(shi)一(yi)項(xiang)複(fu)雜(za)的(de)技(ji)術(shu)任(ren)務(wu),對(dui)於(yu)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)不(bu)存(cun)在(zai)萬(wan)能(neng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)。電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)技(ji)術(shu)涉(she)及(ji)麵(mian)很(hen)廣(guang),電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)領(ling)域(yu)也(ye)正(zheng)在(zai)發(fa)展(zhan),重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)掌(zhang)握(wo)有(you)關(guan)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li),認(ren)真(zhen)分(fen)析(xi)和(he)試(shi)驗(yan),就(jiu)能(neng)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)方(fang)法(fa)。
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