如何做好電源電子設備的電磁兼容?
發布時間:2013-08-30 責任編輯:eliane
【導讀】suizhedianzishebeidefeisufazhan,diancideganraoyeyuelaiyueduo,yinci,tishengdianzishebeizaidiancihuanjingzhongdeshiyingnenglibiandejiweizhongyao。benwencongdianciganraoyuandefenlei、幹擾的傳遞途徑、電磁兼容性設計的基本原理等方麵進行分析,並給出一些典型電磁兼容性問題的解決辦法。
隨sui著zhe電dian子zi技ji術shu的de迅xun速su發fa展zhan,現xian代dai的de電dian子zi設she備bei已yi廣guang泛fan地di應ying用yong於yu人ren類lei生sheng活huo的de各ge個ge領ling域yu。當dang前qian,電dian子zi設she備bei已yi處chu於yu飛fei速su發fa展zhan的de時shi期qi,並bing且qie這zhe個ge發fa展zhan過guo程cheng仍reng以yi日ri益yi增zeng長chang的de速su度du持chi續xu著zhe。電dian子zi設she備bei的de廣guang泛fan應ying用yong和he發fa展zhan,必bi然ran導dao致zhi它ta們men在zai其qi周zhou圍wei空kong間jian產chan生sheng的de電dian磁ci場chang電dian平ping的de不bu斷duan增zeng加jia。也ye就jiu是shi說shuo,電dian子zi設she備bei不bu可ke避bi免mian地di在zai電dian磁ci環huan境jing(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
各(ge)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)是(shi)影(ying)響(xiang)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)的(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su),因(yin)此(ci),它(ta)是(shi)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)設(she)計(ji)中(zhong)需(xu)要(yao)研(yan)究(jiu)的(de)重(zhong)要(yao)內(nei)容(rong)。電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)源(yuan)可(ke)分(fen)為(wei)內(nei)部(bu)幹(gan)擾(rao)和(he)外(wai)部(bu)幹(gan)擾(rao)。內(nei)部(bu)幹(gan)擾(rao)是(shi)指(zhi)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)內(nei)部(bu)各(ge)元(yuan)部(bu)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao),包(bao)括(kuo)工(gong)作(zuo)電(dian)源(yuan)通(tong)過(guo)線(xian)路(lu)的(de)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)和(he)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)產(chan)生(sheng)漏(lou)電(dian)造(zao)成(cheng)的(de)幹(gan)擾(rao)(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。
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、正確選用無源元件和電路技術。濾波是抑製和防止幹擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導幹擾的電平,對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器(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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如何預防電磁幹擾及降低有源音箱的噪音
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電磁幹擾濾波器設計原理
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