芻議電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的電磁兼容設(shè)計(jì)

陳雷

摘 ? 要：隨著科技發(fā)展，電子設(shè)備已經(jīng)成為一種必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。電子設(shè)備的電磁兼容性能與其結(jié)構(gòu)電磁屏蔽措施緊密相關(guān)，不采取恰當(dāng)?shù)碾姶牌帘未胧瑫?huì)導(dǎo)致設(shè)備之間的電磁干擾日益嚴(yán)重，電子設(shè)備的性能下降，甚至?xí)?dǎo)致無法正常工作。本文從結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容為目標(biāo)，探討良好有效的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屏蔽措施。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備 ?電磁兼容 ?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?屏蔽措施

中圖分類號(hào)：TN02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0066-02

Abstract： Electronic equipment plays a key role in the development of various industries and is an essential infrastructure. Therefore， relevant personnel must pay attention to the construction of the operating environment of electronic equipment， strengthen the structure design of electronic equipment， and improve the electromagnetic compatibility of electronic equipment. In this paper， starting from the basic principle of electronic equipment is compatible with， analyzes the common problems in the current electronic equipment structure design， and to achieve good electromagnetic compatibility for the purpose， based on the study of the equipment structure design of effective measures.

Key Words： Electronic equipment; Structural design; Electromagnetic compatibility;Shielding protection

隨著技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，電子設(shè)備的性能更為強(qiáng)大，功能更加多元化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。正常情況下，狹小的空間里也會(huì)有著不少數(shù)目的電子設(shè)備，各種設(shè)備其不同的工作頻率及不適宜的電磁兼容設(shè)計(jì)，都會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低工作效率和生產(chǎn)效益。

1 ?電磁兼容設(shè)計(jì)的目的

電磁兼容性是電子設(shè)備的主要性能之一，在產(chǎn)品研制設(shè)計(jì)階段啟動(dòng)時(shí)就必須要考慮到設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)，如若待設(shè)備投產(chǎn)后進(jìn)行測(cè)試時(shí)再設(shè)法解決電磁兼容問題的話所產(chǎn)生的代價(jià)將會(huì)很高，乃至不能完全解決所發(fā)現(xiàn)的故障及問題。

電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所研制設(shè)計(jì)的設(shè)備及產(chǎn)品可以在復(fù)雜多樣的電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)良好穩(wěn)定的工作狀態(tài)，因此設(shè)備在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)符合以下幾點(diǎn)要求：首先需要明確設(shè)備所要求的電磁兼容指標(biāo)，然后確定設(shè)備內(nèi)裝件中的敏感器件、干擾源及干擾途徑，之后采取有針對(duì)性的措施，最后通過試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)備能否符合所要求的電磁兼容指標(biāo)。

2 ?電磁兼容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不注重電磁兼容設(shè)計(jì)要求，可能會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備引發(fā)相應(yīng)的故障，影響設(shè)備的正常工作狀態(tài)，常見故障體現(xiàn)在箱體結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)、搭接設(shè)計(jì)及接地設(shè)計(jì)等方面。

另外，電子設(shè)備多數(shù)為完全密閉的鋁合金加固設(shè)備，散熱性能不太好，避免因內(nèi)裝元器件工作溫度過高導(dǎo)致內(nèi)裝元器件壽命減少甚至損壞，因此在進(jìn)行箱體結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)兼顧設(shè)備的熱設(shè)計(jì)要求。

2.1 箱體結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)

箱體結(jié)構(gòu)的屏蔽設(shè)計(jì)，是電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計(jì)中十分重要的一環(huán)。箱體的屏蔽性能設(shè)計(jì)到位，就等同于完成了90%以上的結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計(jì)工作。

箱體結(jié)構(gòu)的選材應(yīng)當(dāng)要合理，若選擇的材料不合適，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的屏蔽性能的減弱甚至喪失。在電磁波的傳播途徑中，只要可以對(duì)低電磁波傳播能量進(jìn)行切斷、阻礙、降的方法，都能阻礙或阻止電磁波的傳播，從而起到屏蔽的作用。

電磁屏蔽是利用導(dǎo)電性能良好的良導(dǎo)體制成的屏蔽體來阻止或減小電磁波傳播能量所采取的一種措施。經(jīng)常選用的方法有靜電場(chǎng)屏蔽、靜磁場(chǎng)屏蔽及變化的電磁場(chǎng)屏蔽。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)，必須按相應(yīng)的電磁兼容要求進(jìn)行有針對(duì)性的電磁屏蔽設(shè)計(jì)。在電子設(shè)備內(nèi)部元器件之間的電磁兼容得到了良好控制的前提下，在結(jié)構(gòu)上也要對(duì)變化的電磁場(chǎng)進(jìn)行整機(jī)級(jí)的結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)。

2.2 接地設(shè)計(jì)

電子設(shè)備提供的接地方式可分為兩種，一為保護(hù)地，二為信號(hào)地。在這二種接地柱中，要求保護(hù)地與機(jī)箱間低阻抗導(dǎo)通、要求信號(hào)地與機(jī)箱間高阻抗絕緣。保護(hù)地兼做安全地的作用，對(duì)保證人身及設(shè)備安全具有重要作用。

接地點(diǎn)的合理選擇，有助于提高電路組合接地方案的可行性。采用多點(diǎn)就近接地方式，讓接地點(diǎn)間的電位差盡量減小，避免接地點(diǎn)相互之間產(chǎn)生干擾。注重接地面的處理，增強(qiáng)抗氧化和抗腐蝕性能，提升接地設(shè)計(jì)水平。

2.3 搭接設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)件之間，結(jié)構(gòu)件與連接器的屏蔽殼體之間，需要通過安裝導(dǎo)電襯墊的方式來實(shí)現(xiàn)兩者接觸面之間的連續(xù)低阻抗搭接，從而保證設(shè)備箱體良好的屏蔽性能。導(dǎo)電襯墊一般選用鈹銅簧片、鋁鍍銀導(dǎo)電橡膠等材料。

2.4 屏蔽設(shè)計(jì)與設(shè)備的熱設(shè)計(jì)

理論上，完全密閉的箱體屏蔽性能是良好的。實(shí)際上，設(shè)備內(nèi)部?jī)?nèi)裝件工作會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需要通過結(jié)構(gòu)件傳導(dǎo)到箱體上，然后通過箱體輻射到周圍環(huán)境中，因此在自然散熱的情況下，完全密閉的箱體熱傳導(dǎo)路徑長(zhǎng)，其散熱能力基本不太理想。

在自然條件下，密閉箱體的散熱能力如圖1所示（圖1引自QJ1474-88《電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)應(yīng)的圖表）[3]。

圖1中縱坐標(biāo)表示電子設(shè)備箱體內(nèi)部的散熱量，橫坐標(biāo)表示電子設(shè)備箱體的有效熱輻射表面積。當(dāng)設(shè)備內(nèi)裝件的發(fā)熱量和所要求的溫升值確定后，可通過此圖來預(yù)估設(shè)備箱體的熱設(shè)計(jì)是否能確保內(nèi)裝件的正常工作。如果預(yù)估時(shí)設(shè)備熱設(shè)計(jì)超出了限值，則需要選擇通風(fēng)機(jī)箱或者采取強(qiáng)制風(fēng)冷等熱設(shè)計(jì)措施。

3 ?結(jié)語

經(jīng)上述分析可知，在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)著重關(guān)注電子設(shè)備的屏蔽設(shè)計(jì)。在實(shí)際工作中應(yīng)認(rèn)真分析及模擬故障的形成原因，選用有針對(duì)性的控制和完善措施，及時(shí)的將故障排除，提高電磁兼容設(shè)計(jì)水平，提升設(shè)備的運(yùn)行可靠性，促進(jìn)電子設(shè)備的全面穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯恒，易艷春.艦用電子設(shè)備結(jié)構(gòu)電磁兼容性設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].電子世界，2017（8）：18.

[2] 詹金晶.淺析艦船電磁兼容中的接地設(shè)計(jì)方法[J].電子世界，2016（13）：106.

[3] QJ1474-88 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)規(guī)范[Z].航天部單位資料室，1988.