電源電子設(shè)備的電磁兼容探析
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
【中心議題】
【解決方案】
- 接地
- 屏蔽
- 濾波
- 元器件的合理選擇
電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，使它們?cè)谄渲車臻g產(chǎn)生的電磁場(chǎng)電平不斷增加。這說(shuō)明電子設(shè)備不可避免地在電磁環(huán)境（EME）中工作。因此，解決電子設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力是相當(dāng)必要和重要的。
1電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備（或系統(tǒng)）在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并且對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備不產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。
EMC的要求有兩方面：一是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值（不干擾其它電子產(chǎn)品）；二是指器具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（不被其他電子產(chǎn)品干擾）。電磁兼容性（EMC）是一門(mén)關(guān)于抗電磁干擾（EMI）影響的科學(xué)?？刂坪拖姶鸥蓴_，使電子設(shè)備或系統(tǒng)與其它設(shè)備在一起工作時(shí)，不引起任何部分的工作性能的惡化或降低，是電磁兼容研究的中心課題。
2電磁干擾的三個(gè)基本要素
電磁干擾(EMI)是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的電子噪音。
任何一個(gè)電磁干擾的發(fā)生三個(gè)必備條件是：首先應(yīng)具有干擾源；其次要有傳播干擾能量的途徑和通道；然后還必須有被干擾對(duì)象的響應(yīng)。在電磁兼容性理論中把被干擾對(duì)象統(tǒng)稱為敏感設(shè)備。因此干擾源、干擾傳播途徑（或傳輸通道）和敏感設(shè)備稱為電磁干擾的三個(gè)基本要素。
3電磁干擾源的分類
電磁干擾是影響電子設(shè)備電磁兼容性的主要因素，其分類方法有多種，具體如下：
一般來(lái)說(shuō)電磁干擾源分為兩大類：自然干擾源與和人為干擾源。
自然干擾源主要指于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲。它們是地球電磁環(huán)境的基本組成要素，又是對(duì)無(wú)線電通訊和空間技術(shù)造成干擾的干擾源。
人為干擾源是指有機(jī)電或其它人工裝置產(chǎn)生的電磁能量干擾，其中專門(mén)用來(lái)發(fā)射電磁能量的裝置稱為有意發(fā)射干擾源，如廣播、電視、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等無(wú)線電設(shè)備。另一部分是在完成自身功能的同時(shí)附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射稱為無(wú)意發(fā)射干擾源，如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動(dòng)機(jī)械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等等。
從電磁干擾屬性來(lái)分，可以分為功能型干擾源和非功能性干擾源。
功能性干擾源系指設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能過(guò)程中造成對(duì)其他設(shè)備的直接干擾；非說(shuō)功能性干擾源是指用電裝置在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用，如開(kāi)關(guān)閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電干擾。
從干擾信號(hào)的頻率范圍來(lái)分?？梢园迅蓴_源分為工頻與音頻干擾源（50Hz及其諧波）、甚低頻干擾源（30Hz以下）、載頻干擾源（10kHz~300kHz）、射頻及視頻干擾源（300kHz）、微波干擾源（300MHz~100GHz）。
從電子設(shè)備的內(nèi)外因素來(lái)分，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，包括以下幾種：
工作電源通過(guò)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(hào)通過(guò)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(chǎng)、電場(chǎng)通過(guò)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(duì)線路、設(shè)備或系統(tǒng)的干擾，包括以下幾種：
外部的高電壓、電源通過(guò)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(chǎng)，通過(guò)互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)；空間電磁波對(duì)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?cè)斐傻母蓴_；由工業(yè)電網(wǎng)供電的設(shè)備和由電網(wǎng)電壓通過(guò)電源變壓器所產(chǎn)生的干擾。
4干擾的傳遞途徑
當(dāng)干擾源的頻率較高、干擾信號(hào)的波長(zhǎng)又比被干擾的對(duì)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(shí)，則干擾信號(hào)可以認(rèn)為是輻射場(chǎng)，它以平面電磁波形式向外輻射電磁場(chǎng)能量進(jìn)入被干擾對(duì)象的通路。
干擾信號(hào)以漏電和耦合形式，通過(guò)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)。
干擾信號(hào)可以通過(guò)直接傳導(dǎo)方式引入線路、設(shè)備或系統(tǒng)。
5電磁兼容性設(shè)計(jì)的基本原理
5.1接地
接地有三個(gè)作用：
接地使整個(gè)電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個(gè)公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作。
防止外界電磁場(chǎng)的干擾。機(jī)殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通過(guò)大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設(shè)備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。
保證安全工作。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時(shí)，可避免電子設(shè)備的毀壞；當(dāng)工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機(jī)殼相通時(shí)，可避免操作人員的觸電事故發(fā)生。
因此，接地是抑制噪聲防止干擾的主要方法。為了防止雷擊可能造成的人身安全和設(shè)備損壞，電子設(shè)備的機(jī)殼等，必須用接地保護(hù)。
5.2屏蔽
屏蔽體具有減弱干擾的功能。
選擇屏蔽體材料的原則有以下幾點(diǎn)：
當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí)，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對(duì)外來(lái)電磁波的抵消作用，從而達(dá)到屏蔽的效果。
當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí)，要采用高磁導(dǎo)率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。
在某些場(chǎng)合下，如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí)，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。
5.3其它抑制干擾方法
濾波。濾波是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平，對(duì)于干擾信號(hào)有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。
正確選用無(wú)源元件。元件本身可能就是一個(gè)干擾源，因此正確選用無(wú)源元件非常重要。
有時(shí)也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。
總之，保證設(shè)備的電磁兼容性是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)，有效地解決電磁兼容問(wèn)題在日常生產(chǎn)生活中具有重要的意義。我們要在這方面有所突破，有所發(fā)展，就要掌握有關(guān)電磁兼容的基本原理，認(rèn)真分析，敢于創(chuàng)新，就一定能找到比較穩(wěn)妥的解決問(wèn)題方法。
評(píng)論