理论教育 提高电磁兼容性的研究与对策优化

提高电磁兼容性的研究与对策优化

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:电磁兼容设计的关键技术是对电磁干扰源的研究,从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。屏蔽体应保持完整性,对必不可少的门、缝、通风孔和电缆孔等需妥善处理,屏蔽体要有可靠的接地。抑制电磁干扰的首要措施是找出干扰源;其次是判断干扰侵入的路途,主要有传导和辐射两种方式,工作重点是确定干扰量。6)功率放大应予隔离以防止辐射性发射。

提高电磁兼容性的研究与对策优化

电磁兼容设计的关键技术是对电磁干扰源的研究,从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。控制干扰源的发射,除了从电磁干扰源产生的机理着手降低其产生电磁噪声的电平外,还需广泛地应用屏蔽(包括隔离)、滤波和接地技术等各方面措施。下面是一些常见的方法和措施:

1)使用完善的屏蔽体可防止外部辐射进入本系统,也可防止本系统的干扰能量向外辐射。屏蔽体应保持完整性,对必不可少的门、缝、通风孔和电缆孔等需妥善处理,屏蔽体要有可靠的接地。

2)设计合理的接地系统,小信号、大信号和产生干扰的电路尽量分开接地,接地电阻尽可能小。

3)使用合适的滤波技术,滤波器的通带经过合理选择,尽量减小漏电损耗。

4)使用限幅技术,限幅电平应高于工作电平,并且应双向限幅。

5)正确选用连接电缆和布线方式,必要时可用光缆代替长电缆。

6)采用平衡差动电路、整形电路、积分电路和选通电路等技术。

7)系统频率分配要恰当。当一个系统中有多个主频信号工作时,尽量使各信号频率避开,甚至避开对方的谐振频率。

8)共用走廊的各种装置,在条件许可时,应保持较大的隔距,以减轻相互之间的影响。

抑制电磁干扰的首要措施是找出干扰源;其次是判断干扰侵入的路途,主要有传导和辐射两种方式,工作重点是确定干扰量。解决电磁兼容问题应从产品的开发阶段开始,并贯穿于整个产品或系统的开发、生产全过程。下面是这几个过程中的一些基本措施和经验:

1.电源方面

1)三相交流电源在无熔丝断路器(NFB)与变压器间装噪声滤波器(Noise Filter),此滤波器的输入线越短越好。

2)电源及大电流导线紧贴电气箱的底部,并沿着边角布线。

3)开关式电源供应器加装隔离罩以防辐射性发射干扰,滤波器选用器选用π型或T型可抑制宽波段噪声,镍锌铁氧体(Ferrite)材质可抑制射频噪声。

4)电源线两端考虑采隔离接地,以免接地回路(Ground Loop)形成共同阻抗耦合(Common Impedance Coupling)将噪声耦合至信号线。

5)电源线与信号线尽量采用隔离或分开配线。

6)电源变压器应加隔离(Shielding),外壳需接地良好。

7)单相直流控制线建议采用绞线,直流导线建议使用绞线来配线。

8)避免将电源与信号线接至同一接头。

2.信号线方面

1)信号输入线与输出线应避免排在一起造成干扰。

2)应将电缆剩余不用的线单端接地,以避免形成感应回路。

3)接近电源线附近的信号线考虑采用捻合(Twist)。

4)不同类别的信号线避免混杂接在一个连接头上,宜按类别分类并加地线隔离。

5)信号输入线与输出线尽量避免同在一个接头上,如不能避免时应将输入与输出信号错开。(www.daowen.com)

6)敏感性较高的低准位信号线,除采用绞线外可加隔离遮蔽。

3.模拟信号方面

1)高频的类比信号及脉波信号线建议采用隔离线。

2)高频类比信号线采用同轴式隔离线,低频类比信号线采用绞线,必要时可外加隔离遮蔽,绝不可使用同轴隔离线。

3)连接头安装位置需清洁处理,接头及金属面的接触电阻须小于2.5 mΩ。

4)类比电路干扰以波形失真为主,抑制方法主要在滤波器选用的特性,如带宽、频率响应值。

5)类比信号线与数位排线必须相互垂直。

4.数字信号

1)避免使用未隔离遮蔽的导线来传送数位信号,宜使用多股绞线外加隔离线。

2)数位电路干扰以外在磁场干扰为主,应加隔离措施。

3)数位电路易受高能电场干扰,须使用隔离线隔离,以能防止1~10 MHz频段的高能电场200 V/m干扰为最佳隔离选择。

4)数位电路以抑制邻近电路脉波与尖波(Spikes)干扰为主。

5)数位电路传送避免使用过长且未加隔离的导线。

5.电路设计方面

1)具干扰性的回路,如脉冲、驱动器、交换式电源的开和关、振荡器式控制信号,应加隔离遮蔽。

2)各型PCB电路设计尽可能选用低噪声零组件,且应考虑噪声变化与环境温度变化之关系。

3)镍锌铁氧体铁心(Ferrite Core)适用于高频滤波,但需注意经由此线圈负载功率损耗。

4)稳压器应考虑抑制线路间共通阻抗耦合(Common Impedance Coupling)EMI问题。

5)振荡器本身输出越小越好,如需要较大输出,宜由放大器放大。

6)功率放大应予隔离以防止辐射性发射。

7)电解质电容器适用于清除高涟波(High Ripple)及暂态电压(Transient Voltage)变化。

8)动力线的干扰有低压(或瞬间断电)超压及突波,这些干扰通常来自于电力开关的动作、重负载开与关的瞬间、功率半导体动作、熔丝烧断时、雷电感应等。

9)须考虑下述项目:使用电源滤波器;适当的电力分配;受干扰的装置改用另一电路;将电子零件及滤波器适当地包装;使用隔离变压器、装置压敏电阻、交流电磁接触器线圈、电磁阀,皆应连接火花消除器,电磁开关的热电输出侧应连接三相电火花消除器、直流继电器线圈并联的二极管,以供反相电压保护,电火花消除器距离负载侧越近越好;把脉冲尖峰波吸收器装于电路开关和噪声滤波器之间、线与线间、线与接地之间,将能有效吸收脉冲尖峰波。

10)配电箱设计方面。配电箱采用金属制作,如焊接技术没有问题(不会变形),采用接缝全焊方式,若无法全焊,接合面的空隙尽可能缩小。若配电箱是用螺钉组立方式,应把接触的面漆刮掉,以便取得较佳的导电性。配电箱难免会开孔来做电缆线的出入口,电波通过这些孔就无法通过测试,因此开孔应尽可能地缩小,没有使用到的孔必须用金属做的盖子盖起来,金属与金属的接触面漆应刮掉,且使用工业环境用的导电垫片。配电箱的门在关闭时,和配电箱本体的接触面应用工业环境用的导电垫片,使其紧密的接触,如基于成本考虑,可用分布紧凑的间距,采用固定式的螺钉锁紧。配电箱门需留接地用的端点,接地面必须防漆。

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