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碧空雄鹰的博客

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电磁兼容设计基础  

2012-09-29 23:47:11|  分类: 电磁兼容 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  统计资料显示,电子电器产品若在初始设计阶段未对其电磁兼容性给予充分的考虑,那么其电磁兼容性合乎标准要求的可能性不足30%。而且一般地说,在产品研制、试制和生产几个阶段,电磁兼容问题考虑和解决得越早越好。
  这就要求研发人员应掌握一定的电磁兼容设计知识,并将其应用在产品研制阶段。
  电磁兼容设计包括电磁干扰抑制和防护两大方面。

1、电磁兼容设计的基本方法

  基本电磁兼容设计的方法一般有三种:问题解决法、规范法和系统法。
  问题解决法是过去应用较多的方法。它就是在发现产品在检测中出现问题后进行改进。
  这种方法虽然具有针对性,但很可能导致成本上升,并影响产品及早上市。
  规范法即在产品开发阶段就按照有关电磁兼容标准规范的要求进行设计,使产品可能出现的问题得到早期解决。
  系统法是近些年兴起的一种设计方法,它在产品的初始设计阶段对产品的每一个可能影响产品电磁兼容性的元器件、模块及线路建立数学模型,利用辅助设计工具对其电磁兼容性进行分析预测和控制分配,从而为整个产品的满足要求打下良好基础。
  无论是规范法或是系统法设计,其有效性都应是以最后产品或系统的实际运行情况或检验结果为准则,必要时还是需要结合问题解决法才能完成设计目标。

电磁兼容设计的内容包括:
①分析设备或系统所处的电磁环境和要求,正确选择设计的主攻方向;②精心选择产品所使用的频率;③制定电磁兼容性要求和控制计划;④对元器件、模块、电路采取合理的干扰抑制和防护技术。电磁兼容设计的主要参数有:限额值、安全裕度和费效比。

解决电磁兼容问题,一般可采取:接地技术、滤波和吸收技术、屏蔽和隔离技术等技术。
  接地属于线路设计的范畴,对产品电磁兼容性有着至关重要的意义。可以说,合理的接地是最经济有效的电磁兼容设计技术。
  滤波是抑制传导干扰最直接有效的办法。另外,由于良好的滤波抑制了干扰源的泄漏,所以对辐射干扰的抑制也会起到良好的效果。
  对于瞬态脉冲干扰,最有效的办法则是使用脉冲吸收技术。
  屏蔽是抑制辐射干扰的有效办法。应用时应注意,屏蔽措施经常要与接地共同使用才能发挥作用。
  屏蔽可理解为隔离的一种方法,但隔离所包含的内容不止于此,它还包括位置的远离和传导干扰路径的切断(如使用光电耦合器切断地环路干扰)等。
  目前,市场上有大量的电磁干扰对策元器件可供采用。
  一个产品若在设计阶段注意选择合理的元器件,并优化线路布局,尤其高频连接线尽量短,接地电阻尽量小,必要时再加上适当的屏蔽和滤波等措施,那么其电磁兼容性能便不会存在大的问题。

2、电磁兼容设计的要点抑制电磁骚扰源
  尽量去掉对设备工作用处不大的潜在骚扰源,减少骚扰源的个数;
  恰当选择元器件和线路的工作模式,尽量使设备工作在特性曲线的线性区域,以使谐波成分降低;
  对有用的电磁发射或信号输出也要进行功率限制和频带控制;
  合理选择发射天线的类型和高度,不盲目追求覆盖面积和信号强度;
  合理选择数字信号的脉冲形状,不盲目追求脉冲的上升速度和幅度;
  控制电弧放电,尽量选用工作电平低的、有触点保护的开关或继电器,选择加工精密的电机;
  应用良好的接地来抑制接地干扰、地环路干扰和高频噪声。

抑制干扰耦合的设计要点
  把携带电磁噪声的元件和导线与连接敏感元件的连接线隔离;
  缩短干扰耦合路径,宜使携带高频信号或噪声的导线尽量短,必要时使用屏蔽线或加屏蔽套;
  注意布线和结构件的天线效应,对通过电场耦合的辐射骚扰,尽量减小电路的阻抗,而对磁场耦合的辐射,则尽量增加电路的阻抗;
  应用屏蔽等技术隔离或减少辐射路径电磁骚扰;应用滤波器、脉冲吸收器、隔离变压器和光电耦合器等滤除或减少传导途径的电磁骚扰。

对敏感设备的设计要点
  对于电磁骚扰源的各种防护措施,一般也同样适用于敏感设备。
  在设计中尽量少用低电平器件,也不盲目选择高速器件;
  去掉那些不十分需要的敏感部件,适当控制输入灵敏度,等等。       
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