電子設備結構設計中的電磁兼容設計方法研究

陳炳榛

（同方電子科技有限公司，江西九江，332099）

0 引言

電子設備是保證電力系統正常工作的重要基礎，主要由PCB、屏蔽系統、接地系統、電源等結構部分組成。隨著現代化科學技術的迅速發展，電子設備的內部結構愈加復雜，功能更加的豐富，這也對電子設備結構的設計提出了更高的要求。為了保障電子設備的正常運行，必須防止其受到電磁的干擾，因此在電子設備結構設計時就要對電磁兼容進行科學的設計，不斷的提升整個電子設備結構設計的質量。

1 電子設備中電磁兼容設計概述

1.1 概念

電磁兼容主要是指當電子設備正常工作的時候，電子線路當中不會存在影響設備正常工作的電磁，即不會發生電磁干擾。當電子設備處于電磁兼容狀態時，電子線路、電子設備等等都不會受到影響，且彼此之間互不干擾，能夠保證電子設備的正常運行狀態。由此可見，電磁兼容性直接影響到了電子設備的運行情況。

1.2 電磁兼容設計的必要性

隨著社會的發展，電子設備得到了廣泛的應用，因此電子設備的正常運行直接關系到行業的經濟發展。在電子設備研發的過程中，必須充分的重視電磁兼容設計，這樣能夠使得電子設備在復雜的電磁環境下也可以正常、穩定的工作。電磁兼容設計要采用科學的接地方式、屏蔽方式等等，在最大程度上降低干擾源的影響，從而有效的消除電子設備中的電磁干擾問題。

2 電子設備結構設計中電磁兼容設計存在的主要問題

2.1 PCB 設計存在的問題

PCB 是電子設備結構的重要組成部分，其質量直接影響到了電子設備的正常應用。在PCB 設計的時候，存在一系列的問題，主要包括：PCB 的尺寸規劃不合理；PCB 和相關的元器件設計不科學；沒有對各個設計參數進行充分的考慮等等。因此會影響到PCB 設備的使用性能及抗干擾能力，同時不利于電磁兼容性的設計。此外，PCB 的設計需要考慮到很多參數的設置，必須精確的設計各項參數，這樣才能設計出合理的PCB 方案，從而提升PCB 和電子設備之間的電磁兼容性。

2.2 屏蔽設計的問題

設備屏蔽設計的過程中，可能會遇到的問題有：電接觸設計不科學；屏蔽材料選擇不合理，不符合相關的標準要求，直接影響到屏蔽設備的質量。此外，在設計的時候，設備機箱縫隙的屏蔽設備不合理也是主要的問題之一，不利于提高屏蔽設備的抗干擾能力。

2.3 濾波設計的問題

在濾波設計過程中，要綜合考慮設備的整體性能，但是依然會存在很多的實際問題，比如，設計人員不能全面的考量設備的整體設計性能，因此不能合理的采取方法對電磁干擾源進行切斷，所以不能有效的消除電磁干擾問題。

2.4 接地設計的問題

電子設備在接地設計的過程中，設計人員往往意識不到接地設計的重要性，導致接地點位置不科學，并且沒有做好接地保護工作，給電子設備的正常運行帶來不利影響。此外，電路組合接地方案設計不合理，且抑制接電干擾措施沒有做好，從而不利于電子設備的正常工作。

3 電子設備結構設計中的電磁兼容設計方法

3.1 合理的使用接地技術

電子設備結構設計中的電磁兼容設計可以合理的使用接地技術，讓電源和信號提供的回路部分與電位完成有效的結合。電磁兼容設計的主要內容就是通過接地技術來防止電磁干擾現象的出現，對于接地技術的應用，需要遵守相應的規則和標準，確保接地的安全性。首先，電子設備使用到的金屬外殼要和地面進行連接，從而確保人們的生命以及財產的安全性，同時避免發生靜電損壞等問題，提高電子設備的抗干擾能力。

此外，當電子設備工作的時候，會存在靜電等有關的現象，通過應用接地技術可以及時的防止此類問題的出現。如圖1 所示，在對電子設備的電磁兼容進行設計的時候，使用接地技術必須了解到電路系統當中的各個部分存在一個共同的參考電位，能夠有效的保障電路的順利工作。另外，為了防止電子設備出現漏電以及火災等危險情況，可以把電子設備的機殼進行接地設計，從而避免電荷的釋放，降低電磁干擾的影響。最后，工作接地也是接地技術的重要應用，工作接地的質量關系到了整體的信號，所以在電磁兼容設計的過程中，要合理的應用工作接地方式，從而減少電子設備之間的電磁干擾。

圖1 設備的接地

3.2 電磁濾波方法的應用

電磁濾波是影響電磁兼容性的重要部分，主要是壓縮信號回路產生的，同時存在頻譜干擾等問題。通過使用電磁濾波，不僅能夠在一定程度上防止干擾源的發射，而且可以避免干擾源的頻譜分量對電路、元器件等設備造成影響。事實上，電磁波就是可以對信號的某些波段頻率完成過濾操作，從而達到抑制電磁干擾的目的。所以，在電磁兼容設計的過程中，可以應用電磁濾波方法。

當電子設備在工作的時候，電路中會形成強烈的干擾信號，并且以電源、信號線等途徑進行傳輸，從而影響到整個電路的正常工作，所以進行電磁濾波是一種有效的、科學的抑制干擾的方式，進而提高電子設備的安全性。此外，電磁濾波的設計也要保證其合理性，經常會使用穿心電容、三端電容等器件，能夠對電路的特征進行完善。最后，還要保證濾波器設備和電子設備的有效連接，當電磁濾波電路能夠正常工作時，才可以強化電子設備的電磁兼容性，保障電力行業的穩定性。

3.3 電磁屏蔽的設計

電子設備和外界的連接界面如圖2 所示，主要包括機殼端口、地線端口、電源線、信號線等等，需要做好電磁屏蔽設計。電磁屏蔽主要指對不一樣的空間利用金屬隔離，使得電磁場或者電磁波受到合理的控制，同時控制周圍的輻射。因此在電子設備結構的電磁兼容設計過程中，要應用到電磁屏蔽的優勢，通過屏蔽物將電子設備進行控制，有效的防止干擾源的影響。

首先，科學的設計屏蔽組合體之間的電接觸，進行使得電接觸最小。對于屏蔽材料，要保證其導磁率及導電率較高，并且在此類材料的表面加入高導電率的材料，從而提高其抗干擾性能。此外，要保證電磁屏蔽設備設計的合理性，縮短與電子設備之間的距離，進而提高屏蔽效果。電磁屏蔽板可以使用封閉式的金屬盒電場，其導體材料可以選擇銅等材料。最后，機箱設計過程中，要使用科學的焊接方式，保證焊縫的平滑性，這樣才能達到電磁屏蔽的良好效果。

3.4 PCB 設計方法

第一，在PCB 設備設計的過程中，要對PCB 尺寸進行合理的設計，并且進一步提升PCB 的性能，例如抗干擾能力以及抗噪聲能力等，防止發生尺寸過大或者過小的問題，保證PCB設備充分的發揮出其優勢。第二，保證PCB 布局的合理性。要縮短一些高頻元器件之間的連線，并且確保電路各個功能器件布置的合理性，從而保證信號的正常流通。此外，要合理的設置各個元器件的參數指標，實現對PCB 器件的有序排列，從而提高設備的抗干擾能力。第三，元器件布局的科學性。在對PCB 器件進行布局的過程中，要完成電路元器件的集成設計，從而提升電子設備的電磁兼容性。

3.5 電源保護設計

電源是保證電力系統正常工作的重要基礎，直接影響到整體電力系統運行的質量，所以，需要做好電源保護設計。電源保護的主要設計內容有壓力保護、緩啟動保護、過流保護等等。一些電源的電路板是印刷而制的，因此，可以應用合理軟度的保險絲完成過流保護，這樣就能夠保證當電流較大時，電源也可以正常的進行工作，同時保證過流的安全性。電源保護設計時，電容的保護設計也非常的重要，通過對電容進行保護設計能夠防止保險絲熔斷對各個元器件的不利影響?？梢圆捎幂斎腚妷旱姆绞綄崿F對電容的有效保護，在元器件當中輸入電壓，同時對保險絲的情況及時的進行觀察，確保其質量。除此之外，還要進行元器件的保護設計工作，可以在元器件當中加入壓敏電阻等等，從而對配電線路等部分進行過壓保護，完成電路與地電位之間的有效連接，提高電子設備的使用性能。

4 總結

本文通過對電子設備結構設計中的電磁兼容設計方法的研究，使我們了解到了，電磁兼容設計直接影響到了電子設備工作的安全性和穩定性，需要給與充分的重視?，F階段，在電磁兼容設計過程中，還存在著PCB 設計、屏蔽設計、濾波設計以及接地設計等一系列問題，因此，在電子設備結構設計中，要采取有效的電磁兼容設計方法，其中包括合理的使用接地技術、電磁濾波方法的應用、電磁屏蔽的設計、PCB 設計方法以及電源保護設計等等，從而提升電子設備的工作效率。