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可靠度設計系列連載第8回-電磁相容設計

時間:2018/11/6 瀏覽:2078

電磁相容概述 (Electromagnetic Compatibility,缩写EMC

近年來,電子產品日益向著高速度、小型化、高集成度的方向發展,工作頻率越來越高、頻帶越來越寬,由電磁干擾引發的產品故障也越來越多。電磁干擾可以發生在設備的內部,也可以發生在設備之間(外部)。一個設備內部的各組成單元之間,如果能夠互不干擾、正常地工作,則稱該設備是“自相容”的;如果一個“大系統”由多台設備組成,各設備之間能夠互不干擾、正常地工作,則稱這些設備之間是“互相容”的。

 

電磁干擾的發生要同時具備三個要素:干擾發射器(干擾源)、干擾接受器(敏感器)、干擾傳播途徑(耦合通道)。這三個要素中,只要有一個不存在,則電磁干擾就不會發生。但發射器和接受器不能“被消滅”,只能切斷干擾的傳播途徑。發射器和接受器都是設備或者系統的組成部分,要完成一定的功能,不能沒有它們,只能限制發射器的干擾強度,或者提高接受器的抗干擾的能力。由此可知,

 

電磁相容設計的基本使命是:

1)抑制發射器的非正常發射的強度,將其限制在一個可接受的範圍之內;

2)提高接受器的抗干擾能力(降低其對干擾的敏感度);

3)切斷干擾的傳播途徑。干擾的傳播途徑分為傳導、輻射、或者兩者的組合。傳導發射以金屬導體為媒介,以雜訊的形式進行傳播;輻射發射以空間或非金屬體為媒介,以電磁場的形式進行傳播。

 

1)傳導干擾的抑制措施--疏導

抑制傳導干擾的基本思路是“疏導”(旁路)。將干擾雜訊引入地線,在地線中轉化成熱能被耗散掉;不讓它們進入放大器的輸入端,經放大後而形成干擾。常用方法有:

*佈線要合理,包括印製板的佈線和電纜的敷設;

*地線的佈局和接地點的選擇要合理;

*在信號的傳遞通路上,有針對性地設置濾波器(低通、高通、帶通、帶阻)將干擾雜訊濾除(旁路入地)。

 

2)輻射干擾的抑制措施--隔離

抑制輻射干擾的基本思路是“隔離”,常用的方法有:

空間隔離:就是在輻射源與接受器之間採取遮罩措施,將它們在空間上隔離開。一方面,限制內部的輻射不超出某一限定的區域;另一方面,防止外部的輻射進入某一限定的區域。電場為“有源無旋場”,電力線為開放的射線,很容易被遮斷,電場的遮罩容易實現;但磁場為“無源有旋場”,磁力線一定要閉合,即磁力線不能被切斷,因此,磁場遮罩的難度要大得多,因為磁力線在空間“無孔不入”。

時間隔離:在任務時間內,盡可能地將“輻射干擾源”和“干擾敏感器”的工作時間錯開,即一個工作時,另一個不工作。就是說,二者不能夠同時工作,干擾自然就不會發生,這就是時間隔離。

頻率隔離:使輻射干擾源和干擾敏感器的功率譜相互獨立、不存在重疊的部分,即各佔據一個獨立的頻段,干擾就不會發