淺談電源電子設(shè)備的電磁兼容

　　摘要：通過全面地論述電子設(shè)備的電磁兼容性問題，比較詳細(xì)地分析了干擾源、干擾的傳遞途徑，并介紹了有效抑制和防止干擾的各種措施及其原理。
　　關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；電磁兼容性；干擾源；有效抑制
　　
　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代的電子設(shè)備已廣泛地應(yīng)用于人類生活的各個領(lǐng)域。當(dāng)前，電子設(shè)備已處于飛速發(fā)展的時期，并且這個發(fā)展過程仍以日益增長的速度持續(xù)著。電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，必然導(dǎo)致它們在其周圍空間產(chǎn)生的電磁場電平的不斷增加。也就是說，電子設(shè)備不可避免地在電磁環(huán)境（EME）中工作。因此，必須解決電子設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力。電磁兼容性（EMC）是一門關(guān)于抗電磁干擾（EMI）影響的科學(xué)。
　　
　　一、電磁干擾源的分類
　　
　　各種形式的電磁干擾是影響電子設(shè)備電磁兼容性的主要因素，因此，它是電磁兼容性設(shè)計中需要研究的重要內(nèi)容。電磁干擾源可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾是指電子設(shè)備內(nèi)部各元部件之間的相互干擾，包括工作電源通過線路的分布電容和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾（與工作頻率有關(guān)）；信號通過地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗互相耦合，或?qū)Ь€之間的互感造成的干擾；設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身或其它元件的穩(wěn)定性造成的干擾；大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其它部件造成的干擾。外部干擾是指電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對線路、設(shè)備或系統(tǒng)的干擾，包括外部的高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)；外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)；空間電磁波對電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾；工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變造成的干擾；由工業(yè)電網(wǎng)供電的設(shè)備和由電網(wǎng)電壓通過電源變壓器所產(chǎn)生的干擾。
　　
　　二、干擾的傳遞途徑
　　
　　1、當(dāng)干擾源的頻率較高、干擾信號的波長又比被干擾的對象結(jié)構(gòu)尺寸小，或者干擾源與被干擾者之間的距離r>>λ／2π時，則干擾信號可以認(rèn)為是輻射場，它以平面電磁波形式向外副射電磁場能量進(jìn)入被干擾對象的通路。
　　2、干擾信號以漏電和耦合形式，通過絕緣支承物等（包括空氣）為媒介，經(jīng)公共阻抗的耦合進(jìn)入被干擾的線路、設(shè)備或系統(tǒng)。如果干擾源的頻率較低，干擾信號的波長λ比被干擾對象的結(jié)構(gòu)尺寸長，或者干擾源與干擾對象之間的距離r<<λ／2π，則干擾源可以認(rèn)為是似穩(wěn)場，它以感應(yīng)場形式進(jìn)入被干擾對象的通路。
　　3、干擾信號可以通過直接傳導(dǎo)方式引入線路、設(shè)備或系統(tǒng)。
　　
　　三、電磁兼容性設(shè)計的基本原理
　　
　　首先是接地。接地目的包括：保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作；防止外界電磁場的干擾；保證安全工作。其次是屏蔽。屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。屏蔽體材料選擇的原則是：當(dāng)干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料；當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導(dǎo)磁率的材料；在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。另外還有其它抑制干擾方法，包括濾波、正確選用無源元件和電路技術(shù)。濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平，對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當(dāng)?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。實用的無源元件并不是“理想”的，其特性與理想的特性是有差異的。實用的元件本身可能就是一個干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結(jié)合屏蔽，采取平衡措施等電路技術(shù)。平衡電路是指雙線電路中的兩根導(dǎo)線與連接到這兩根導(dǎo)線的所有電路，對地或?qū)ζ渌鼘?dǎo)線都具有相同的阻抗。
　　
　　四、電磁兼容性問題的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)
　　
　　干擾特別委員會（CISPR），主要研究無線電系統(tǒng)中干擾噪聲的測量。1976年，CISPR開始制訂電磁干擾的EMI標(biāo)準(zhǔn)。1900年10月在幾經(jīng)修訂基礎(chǔ)上公布再版標(biāo)準(zhǔn)，隨后該委員會還與國際無線通信資詢委員會一起審議，為電子產(chǎn)品電磁兼容性的檢測制訂數(shù)據(jù)要求及具體方法。制訂了以信息技術(shù)裝置噪聲為對象的“工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)療用無線電儀器的干擾特性允許值及其測量方法”（標(biāo)準(zhǔn)11號）；“車輛、機(jī)動船和火花點火發(fā)動驅(qū)動裝置無線電干擾特性的測量方法及允許值”（標(biāo)準(zhǔn)12號）；“無線電和電視接收機(jī)的無線電干擾特性的測量方法及允許值”（標(biāo)準(zhǔn)13號）等。直至1992年中期，國際EMI標(biāo)準(zhǔn)才最終完善起來。CISPR推薦的容限已為世界上許多國家所采納，并作為其國家條例的基礎(chǔ)。
　　
　　五、一些典型電磁兼容性問題的解決
　　
　　由于電子技術(shù)在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，在人類活動的空間無處不充斥著電磁波，因此，電子設(shè)備不解決電磁波干擾問題，就不能兼容工作。在實際應(yīng)用中，人們在研究抗干擾技術(shù)方面也積累了大量的經(jīng)驗，不斷地研究出許多實用的方法來消除電磁干擾。微機(jī)設(shè)備的軟件抗干擾主要是穩(wěn)定內(nèi)存數(shù)據(jù)和保證程序指針。微機(jī)是一個可編程控制裝置，軟件可以支持和加強(qiáng)硬件的抗干擾能力。
　　保證設(shè)備的電磁兼容性是一項復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)，對于這個問題不存在萬能的解決方法。電磁兼容技術(shù)涉及面很廣，電磁兼容性領(lǐng)域也正在發(fā)展，重要的是掌握有關(guān)電磁兼容的基本原理，認(rèn)真分析和試驗，就能選擇合適的解決問題方法。
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