必知!電磁兼容性設計的基本方法
發布時間:2014-08-18 責任編輯:willwoyo
【導讀】本文介紹了電磁兼容性設計的基本方法。其中詳細描述了接地、屏蔽、濾波及正確選用無源元件的問題。
接地
接地是電子設備的一個很重要問題。接地目的有三個:
(1)接地使整個電路係統中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位,保證電路係統能穩定地幹作。
(2)防fang止zhi外wai界jie電dian磁ci場chang的de幹gan擾rao。機ji殼ke接jie地di可ke以yi使shi得de由you於yu靜jing電dian感gan應ying而er積ji累lei在zai機ji殼ke上shang的de大da量liang電dian荷he通tong過guo大da地di泄xie放fang,否fou則ze這zhe些xie電dian荷he形xing成cheng的de高gao壓ya可ke能neng引yin起qi設she備bei內nei部bu的de火huo花hua放fang電dian而er造zao成cheng幹gan擾rao。另ling外wai,對dui於yu電dian路lu的de屏ping蔽bi體ti,若ruo選xuan擇ze合he適shi的de接jie地di,也ye可ke獲huo得de良liang好hao的de屏ping蔽bi效xiao果guo。
(3)保證安全工作。當發生直接雷電的電磁感應時,可避免電子設備的毀壞;當工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機殼相通時,可避免操作人 員的觸電事故發生。此外,很多醫療設備都與病人的人體直接相連,當機殼帶有110V或220V電壓時,將發生致命危險。
因yin此ci,接jie地di是shi抑yi製zhi噪zao聲sheng防fang止zhi幹gan擾rao的de主zhu要yao方fang法fa。接jie地di可ke以yi理li解jie為wei一yi個ge等deng電dian位wei點dian或huo等deng電dian位wei麵mian,是shi電dian路lu或huo係xi統tong的de基ji準zhun電dian位wei,但dan不bu一yi定ding為wei大da地di電dian位wei。為wei了le防fang止zhi雷lei擊ji可ke能neng造zao成cheng的de 損壞和工作人員的人身安全,電子設備的機殼和機房的金屬構件等,必須與大地相連接,而且接地電阻一般要很小,不能超過規定值。
電路的接地方式基本上有三類,即單點接地、多點接地和混合接地。單點接地是指在一個線路中,隻有一個物理點被定義為接地參考點。其它各個需要接地的點都直 接(jie)接(jie)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)上(shang)。多(duo)點(dian)接(jie)地(di)是(shi)指(zhi)某(mou)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)中(zhong)各(ge)個(ge)接(jie)地(di)點(dian)都(dou)直(zhi)接(jie)接(jie)到(dao)距(ju)它(ta)最(zui)近(jin)的(de)接(jie)地(di)平(ping)麵(mian)上(shang),以(yi)使(shi)接(jie)地(di)引(yin)線(xian)的(de)長(chang)度(du)最(zui)短(duan)。接(jie)地(di)平(ping)麵(mian),可(ke)以(yi)是(shi)設(she)備(bei)的(de)底(di)板(ban),也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)貫(guan) 通整個係統的地導線,在(zai)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong),還(hai)可(ke)以(yi)是(shi)設(she)備(bei)的(de)結(jie)構(gou)框(kuang)架(jia)等(deng)等(deng)。混(hun)合(he)接(jie)地(di)是(shi)將(jiang)那(na)些(xie)隻(zhi)需(xu)高(gao)頻(pin)接(jie)地(di)點(dian),利(li)用(yong)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)和(he)接(jie)地(di)平(ping)麵(mian)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)。但(dan)應(ying)盡(jin)量(liang)防(fang)止(zhi)出(chu) 現旁路電容和引線電感構成的諧振現象。
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。具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合 件、電纜或整個係統的幹擾源包圍起來,防止幹擾電磁場向外擴散;用屏蔽體將接收電路、設備或係統包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。
因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或係統等外部的幹擾電磁波和內部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界麵反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場,可抵消部分幹擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱幹擾的功能。
屏蔽體材料選擇的原則是:
(1)當幹擾電磁場的頻率較高時,利用低電阻率的金屬材料中產生的渦流,形成對外來電磁波的抵消作用,從而達到屏蔽的效果。
(2)當幹擾電磁波的頻率較低時,要采用高導磁率的材料,從而使磁力線限製在屏蔽體內部,防止擴散到屏蔽的空間去。
(3)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。
濾波
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),因(yin)為(wei)幹(gan)擾(rao)頻(pin)譜(pu)成(cheng)份(fen)不(bu)網(wang)於(yu)有(you)用(yong)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv),濾(lv)波(bo)器(qi)對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)與(yu)有(you)用(yong)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)不(bu)同(tong)的(de) 成cheng份fen有you良liang好hao的de抑yi製zhi能neng力li,從cong而er起qi到dao其qi它ta幹gan擾rao抑yi製zhi難nan以yi起qi到dao的de作zuo用yong。所suo以yi,采cai用yong濾lv波bo網wang絡luo無wu論lun是shi抑yi製zhi幹gan擾rao源yuan和he消xiao除chu幹gan擾rao耦ou合he,或huo是shi增zeng強qiang接jie收shou設she備bei的de抗kang幹gan擾rao能neng力li,都dou是shi有you 力(li)措(cuo)施(shi)。用(yong)阻(zu)容(rong)和(he)感(gan)容(rong)去(qu)耦(ou)網(wang)絡(luo)能(neng)把(ba)電(dian)路(lu)與(yu)電(dian)源(yuan)隔(ge)離(li)開(kai),消(xiao)除(chu)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he),並(bing)避(bi)免(mian)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)進(jin)入(ru)電(dian)路(lu)。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。
正確選用無源元件
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)。
電路技術
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)。其(qi)目(mu)的(de)在(zai)於(yu)使(shi)兩(liang)根(gen)導(dao)線(xian)所(suo)檢(jian)拾(shi)到(dao)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)相(xiang)等(deng)。這(zhe)時(shi)的(de)幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲(sheng)是(shi)一(yi)個(ge)共(gong)態(tai)信(xin)號(hao),可(ke)在(zai)負(fu)載(zai)上(shang)自(zi)行(xing)消(xiao)失(shi)。另(ling)外(wai),還(hai)可(ke)采(cai) 用其它一些電路技術,例如接點網絡,整形電路,積分電路和選通電路等等。總之,采用電路技術也是抑製和防止幹擾的重要措施。
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