抑制以场的形式造成干扰的有效方法就是电磁屏蔽。屏蔽,就是用导电或导磁材料制成金属实体或非实体的壳体,将需要屏蔽的地方封闭起来,形成电磁隔离。屏蔽技术用来抑制电磁干扰在空间中的传播,也就是切断辐射耦合途径。屏蔽主要有两个目的:一是使内部的电磁辐射不能超出被屏蔽的区域;二是使外来的电磁干扰不能进入被屏蔽的区域。
1.静电屏蔽
用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来,在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷,外侧出现与带电导体等量的正电荷,如果将金属屏蔽体接地,则外侧的正电荷将流入大地,外侧将不会有电场存在,即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。
2.电场屏蔽
在LED驱动电源中,电场的干扰主要是高频高压线对低压敏感导线的感应所引起的干扰,物体间电场感应如图4-22所示。
图4-22 物体间电场感应
干扰源A和受感应物B的对地电压分别为UA和UB,那么两者之间关系为[2、6]
UB=UAC1/(C1+C2) (4-8)
式中,C1为A、B之间的分布电容值;C2为B对地的分布电容值。
要使受感应物B受到的电场感应减小,可以采用三种方法:
1)增大A、B间的距离,使分布电容值C1变小。
2)尽可能使B贴近接地板,以增大值C2。
3)还可以在A、B间加一块屏蔽板,它们之间的路径因为要绕过屏蔽板而变长,极大减小了两者间的直接耦合作用。
在大功率LED驱动电源中,开关管的漏极电压可能会高达几百V,一般也会带有散热器,具有较大的表面积,它对驱动电源的控制回路可以形成强烈的干扰。为了避免高压电场带来的干扰,可以采取将线间距扩大,必要时可在控制线上采取屏蔽措施,如使用屏蔽线。
3.磁场屏蔽(www.daowen.com)
在LED驱动电源中,当导线中有大电流经过时,会在其周围建立磁场,当敏感电路的导线通过时,切割了磁力线,在敏感导线上会形成磁场干扰。另外,有些磁性元件(比如变压器和带铁心的电感)由于铁心存在气隙,工作时对外有泄漏的磁通存在,而敏感导线通过磁性元件周围时就可能受到干扰。
通常情况下,采用高磁导率的铁磁材料(如钢、硅钢片和坡莫合金)将敏感器件包起来,利用铁磁材料的高磁导率和低磁阻特性对干扰磁场进行分路,使周围的磁力线集中在屏蔽材料内,从而使屏蔽体内的磁场大大减弱,对敏感器件起到屏蔽作用。磁场屏蔽的原理如图4-23所示。
图4-23 磁场屏蔽的原理
在LED驱动电源中,还可以选择磁辐射较小的变压器和电感在源头处将泄漏磁通减到最小。
4.电磁屏蔽
通常所说的屏蔽,一般指的是电磁屏蔽,即对电场和磁场同时进行屏蔽。电磁波在穿越屏蔽体时,会发生反射和吸收,导致电磁能量衰减,如图4-24所示。电磁屏蔽也是用于防止高频电磁场的影响。
图4-24 屏蔽体的电磁屏蔽机理
a)反射及透射现象 b)能量变化
(1)反射衰减
当电磁波到达屏蔽体表面时,因为空气与屏蔽体交界面上的阻抗并不是连续的,于是就会对入射波产生反射,削弱了穿过界面的电磁能量。像这种由于反射导致入射电磁波减弱的现象称为反射衰减。反射衰减受介质分界面两侧材料特性阻抗不连续的影响,而与材料厚度无关。同时,电磁波反射也与频率有关,频率越低,反射越严重。当电磁波从屏蔽体中穿出时同样也会发生反射,并且此反射会在两个反射界面之间多次来回反射。
(2)吸收衰减
部分电磁波进入屏蔽体后,继续向前传播,此时电磁场感应涡流,削弱了该电磁场,并产生涡流损耗,导致电磁能量衰减,这一现象称为吸收衰减。频率越高,屏蔽体越厚,吸收衰减越大。
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