電磁幹擾抑製技術全麵概述
發布時間:2017-04-07 責任編輯:wenwei
【導讀】提起電磁幹擾(EMI)這個詞,人們或許還感陌生,但EMI的影響卻是幾乎每個人都曾親身經曆過的。例如,觀看電視時,附近有人使用電鑽、電吹風等電器,會使電視畫麵出現雪花點,所聲器裏發出剌耳的噪聲……這類現象人們早已司空見慣、習以為常了,但是電磁幹擾的危害卻遠不止如此。事實上,電磁幹擾已使民航係統失效、通信不暢、計算機運行錯誤、自控設備誤動作等,甚至危及人身安全。因此,加強電磁兼容性(EMC)知識的普及,提高EMI抑製技術,已成為當務之急。
所謂電磁兼容性是指電子線路、係統相互不影響,在電磁方麵相互兼容的狀態。對於EMC技術的研究,國外是從本世紀三十年代開始的,一些國家和國際組織如美國聯邦通信委員會(FCC),德國電氣電子工程師協會(VDE)、國際無線電幹擾特別委員會(CISPR)等先後製定了一些指導性文件和規程,目前已形成一套較完整的體係,並得到嚴格遵守,美國計算機業即全麵執行FCC規程。我國電磁兼容性工作起步較 bujiaowan,xiangguanbiaozhunzibashiniandaicailuxuchutai,yingyongfangmianzeyouyuquefajingyanhejishuerjubujiannan。ruhejinkuaiganshangguojixianjinshuiping,shiwoguodianzichanpinnengmanzuriyipoqiedeguoneixuqiubingzaiguojishichangzhanyixizhidi,yichengweiweidajiaguanxindezhongdaketi。benwenyuanjiudianciganraoyizhijishutanyidianqianjian,paozhuanyinyu,yugeweigongtongqiecuo。
電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)定(ding)義(yi),是(shi)指(zhi)由(you)外(wai)部(bu)噪(zao)聲(sheng)和(he)無(wu)用(yong)電(dian)磁(ci)波(bo)在(zai)接(jie)收(shou)中(zhong)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)騷(sao)擾(rao)。一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)或(huo)係(xi)統(tong)內(nei)某(mou)一(yi)線(xian)路(lu)受(shou)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)程(cheng)度(du)可(ke)以(yi)表(biao)示(shi)為(wei)如(ru)下(xia)關(guan)係(xi)式(shi):
N=G&TImes;C/I
G:噪聲源強度;
C:噪聲通過某種途徑傳到受幹擾處的耦合因素;
I:受幹擾電路的敏感程度。
G、C、I這三者構成電磁幹擾三要素。電磁幹擾抑製技術就是圍繞這三要素所采取的各種措施,歸納起來就是三條:
一、抑製電磁幹擾源;二、切斷電磁幹擾耦合途徑;三、降低電磁敏感裝置的敏感性。下麵就這三方麵分別作出介紹。

一、抑製幹擾源
要想掏幹擾源,首先必須確定何處是幹擾源,在越靠近幹擾源的地方采取措施,抑製效果越好。一般來說,電流電壓劇變即di/dt或du/dt大的地方就是幹擾源;具體來說繼電器開合、電容充電、電機運轉、集成電路開關工作等都可能成為幹擾源。另外,市電電源也並非理想的50Hz正弦波,而是充滿各種頻率噪聲,是個不可忽視的幹擾源。抑製方法可以采用低噪聲電路、瞬態抑製電路、旋轉裝置抑製電路、穩壓電路等;器件的選擇則盡可能采用低噪聲、高頻特性好、穩定性高的電子元件。要注意,抑製電路中不適當的器件選擇可能會產生新的幹擾源。
二、切斷電磁幹擾耦合途徑
電磁幹擾耦合途徑主要為傳導和輻射兩種。噪聲經導線直接耦合到電路中最常見的。抑製傳導幹擾的主要措施是串接濾波器。濾波器分為低通(LPF)、高通(HPE)、帶通(BPF)、帶阻(BEF)四種,根據信號與噪聲頻率的差別選擇不同類型的濾波器。如果噪聲頻率遠高於信號頻率,常采用LC低通濾波器,這種濾波器結構簡單,濾除噪聲效果也較好。但是對於軍用或TEMPEST技術以及要求較高的民用產品,則必須采用穿心式濾波器。
穿心式濾波器(Feed-thruFilters)也稱為穿越式濾波器,電路結構有 C型、T型和LC型,其特點在於高頻特性優良,可工作在1GHz以上。這是其“同軸”性質決定的,由於它無寄生電感,提高了自諧頻率。穿心式濾波器體積小、重量輕,允許電流大大,可廣泛用於各種不同場合。
對於通過供電電源線傳導的噪聲可以用電源濾波器來濾除。隻符合VDE0871標準的電源濾波器在30K-30MHZ範圍內插入損耗為20-100dB。電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)接(jie)在(zai)電(dian)網(wang)輸(shu)入(ru)處(chu),也(ye)可(ke)接(jie)在(zai)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)出(chu)處(chu),以(yi)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)輸(shu)出(chu),而(er)且(qie)交(jiao)直(zhi)流(liu)兩(liang)用(yong)。電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)端(duan)口(kou)分(fen)高(gao)阻(zu)和(he)低(di)阻(zu)兩(liang)端(duan),應(ying)根(gen)據(ju)輸(shu)入(ru)及(ji)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)不(bu)同(tong)來(lai)選(xuan)擇(ze)正(zheng)確(que)的(de)接(jie)法(fa)。連(lian)接(jie)的(de)原(yuan)則(ze)是(shi)依(yi)照(zhao)阻(zu)抗(kang)最(zui)失(shi)配(pei),即(ji)高(gao)阻(zu)輸(shu)入(ru)端(duan)接(jie)濾(lv)濾(lv)器(qi)阻(zu)端(duan),低(di)阻(zu)負(fu)載(zai)端(duan)接(jie)濾(lv)波(bo)器(qi)高(gao)阻(zu)端(duan);反之亦然。
對傳輸線路及印刷電路板的布線設計,應注意進線與出線、信號線與電源線盡量分開。對於重點線路可采用損耗線濾波器、三端子電容、磁環等器件進行幹擾抑製。對於接口端,國外有帶濾波的D型、圓形、方形連接器產品,這類連接器是在普通連接器上加裝電容或電感,構成濾波電路,其特點是不占用。PCB空間,不增加體積,這對於現代元件高密度設計極為重要。最近,國內也有廠家生產,質量不低於國外水平,可以替代進口。
對dui於yu輻fu射she幹gan擾rao,主zhu要yao措cuo施shi是shi采cai用yong屏ping蔽bi技ji術shu和he分fen層ceng技ji術shu。屏ping蔽bi技ji術shu是shi一yi門men科ke學xue,選xuan擇ze適shi當dang的de屏ping蔽bi材cai料liao,在zai適shi當dang的de位wei置zhi屏ping蔽bi,對dui屏ping蔽bi效xiao果guo至zhi關guan重zhong要yao。尤you其qi是shi屏ping蔽bi室shi的de設she計ji。可ke供gong選xuan擇ze的de屏ping蔽bi材cai料liao種zhong類lei繁fan多duo,有you各ge種zhong金jin屬shu板ban、指形鈹銅合金簧片、銅絲網、編織銅帶、導電橡膠、導電膠、導電玻璃等等。應根據需要選擇。屏蔽室的設計應充分考慮門窗、通風口、進出線口的屏蔽與搭接。除靜電屏蔽外,還需考慮磁屏蔽以及接地和接大地技術。
三、降低電磁敏感裝置的敏感度
電磁敏感裝置的敏感是一柄雙刃劍;一方麵人們希望接收裝置靈敏度高,以提高對信號的接收能力;另一方麵,靈敏高受噪聲影響的可能性也就越大。因此,根據具體情況采用降額設計、避設計、網絡鈍化、功能鈍化等方法是解決問題的辦法。
綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu),對(dui)於(yu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)抑(yi)製(zhi)方(fang)法(fa)很(hen)多(duo),可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)一(yi)種(zhong)或(huo)多(duo)種(zhong)綜(zong)合(he)運(yun)用(yong)。但(dan)不(bu)論(lun)選(xuan)擇(ze)什(shen)麼(me)方(fang)法(fa)都(dou)應(ying)從(cong)設(she)計(ji)之(zhi)初(chu)就(jiu)著(zhe)手(shou)係(xi)統(tong)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)的(de)考(kao)慮(lv),而(er)不(bu)是(shi)亡(wang)羊(yang)補(bu)牢(lao)。據(ju)報(bao)道(dao),若(ruo)在(zai)產(chan)品(pin)開(kai)始(shi)研(yan)製(zhi)時(shi)即(ji)進(jin)行(xing)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji),大(da)約(yue)90%的傳導和輻射幹擾都可以得到控製。根據可靠性、安全性、質量要求、環境控製、效/費權衡,選擇適當的電磁幹擾抑製技術,這就是電磁兼容性的研究內容。
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