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深度剖析电磁兼容性原理、方法及设计(二)

2020.10.05

屏蔽体材料选择的原则是:

(1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率(高电导率)的金属材料中产生的涡流(P=I2R,电阻率越低(电导率越高),消耗的功率越大),形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。

(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。

(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

3.其它抑制干扰方法

(1)滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。

滤波器可以显着地减小传导干扰的电平,因为干扰频谱成份不等于有用信号的频率,滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力,从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以,采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合,或是增强接收设备的抗干扰能力,都是有力措施。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开,消除电路之间的耦合,并避免干扰信号进入电路。对高频电路可采用两个电容器和一个电感器(高频扼流圈)组成的CLCMπ型滤波器。滤波器的种类很多,选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。

(2)正确选用无源元件

实用的无源元件并不是“理想”的,其特性与理想的特性是有差异的。实用的元件本身可能就是一个干扰源,因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

(3)电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求,可以结合屏蔽,采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路,对地或对其它导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。这时的干扰噪声是一个共态信号,可在负载上自行消失。另外,还可采用其它一些电路技术,例如接点网络,整形电路,积分电路和选通电路等等。总之,采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

 

1、电磁兼容的分层设计原则

这主要是按照电磁兼容设计的先后顺序来考虑的,从先到后可分为以下几层:

(1)元器件的选择和PCB设计,这是关键的;

(2)接地设计,这是主要的手段。以上两层如果设计的好,可完成电磁兼容的80%以上的工作。

(3)屏蔽设计;

(4)滤波设计和瞬态骚扰抑制。以上两层是辅助手段,多为事后补救措施,也是我们最不提倡的。

(5)可根据实际电路需要,结合以上几层来综合设计。

2、保证电磁兼容的方法

主要根据构成干扰的三要素从下几方面来保证电磁兼容。

2.1在不同等级上保证电磁兼容

1)从元器件级上来说,当是无源元件时,考虑

(1)工作频带以外的元件参数与工作频带上的有很大的区别;

(2)插件元件的末端引线有电感存在,当高频时这个电感易发生电磁兼容问题;

(3)元件有寄生电容,寄生电感,在电路上表现为分布参数,在分析电路时也要考虑由它带来的等效电路。当是有源元件时,工作中产生的电磁辐射也会以传导电流的方式成为干扰源,当是非线性元件时还可能发生频谱成分的变化,这种变化也会引起干扰。

2)从设备级上来说,主要是保证减少对敏感设备的耦合,可考虑

(1)增加脉冲前沿时间以减少干扰的频宽;

(2)消除电路中震荡器产生的谐波及信号的谐波;

(3)限制干扰辐射或消除干扰的传播途径。

3)从系统级上来说,主要是靠组织或系统工程的方法来保证,因为有可能在单个设备上的电磁兼容得到了改善,但同时却影响了其它设备的工作条件,使得其它设备的性能指标变坏,此时需要从系统上折中考虑,另外,重要的一点是电磁兼容设计必须得到系统总体设计的高度重视。

2.2减小导线之间的耦合

主要是从增大导线之间的距离,使用屏蔽,使用双绞线或使用屏蔽加双绞这几个方面来考虑。

2.3接地

主要应考虑

(1)接地导线及公共线的阻抗应最小,最好小于产品最高工作频率的λ/20以内;

(2)接地导线应采用横截面为管形的接地线;

(3)可靠接地,并防止连接点形成氧化层;

(4)使用一点并联接地(低频用)或者多点接地(高频用)。

2.4屏蔽

当是低频磁场时,主要考虑磁屏蔽,当屏蔽层越厚,材料导电率越高,屏蔽效能越好;当是高频磁场、电场或电磁场时,主要考虑用薄金属屏蔽并良好接地。另一个值得注意的是在线缆制作时,要求电缆屏蔽层和连接器插头的金属外壳要有?360度的完整搭接,不能出现“猪尾巴”现象,否则效果大大打折扣。


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