電子設(shè)備的電磁兼容探析

徐利紅

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系,江蘇淮安 223001）

電子設(shè)備的電磁兼容探析

徐利紅

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系,江蘇淮安 223001）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電氣和電子設(shè)備或系統(tǒng)的數(shù)量及種類不斷增加,使得電磁環(huán)境日益復(fù)雜。在復(fù)雜的電磁環(huán)境中,各種設(shè)備或系統(tǒng)能否正常工作,成為一個亟待解決的問題。通過對電磁兼容進(jìn)行概述,詳細(xì)分析干擾源、干擾的傳遞途徑,并介紹有效抑制和防止干擾的各種措施及其原理,以期進(jìn)一步提高電子設(shè)備的工作效率。

電子設(shè)備;電磁兼容性;干擾源;有效抑制

1 引言

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。這說明電子設(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 （E M I）影響的科學(xué)。目前,就世界范圍來說,電磁兼容性問題已經(jīng)形成一門新的學(xué)科。電磁兼容的中心課題是研究控制和消除電磁干擾,使電子設(shè)備或系統(tǒng)與其他設(shè)備聯(lián)系在一起工作時,不引起設(shè)備或系統(tǒng)的任何部分的工作性能的惡化或降低。

EMC的要求有兩方面:一是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值 （不干擾其他電子產(chǎn)品）;二是指儀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）[1]?？刂坪拖姶鸥蓴_,使電子設(shè)備或系統(tǒng)與其他設(shè)備在一起工作時,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 電磁干擾的三個基本要素

電磁干擾（EM I）是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音。任何一個電磁干擾的發(fā)生三個必備條件是: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象的響應(yīng)。在電磁兼容性理論中把被干擾對象統(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基本要素。

3 電磁干擾源的分類

3.1 內(nèi)部干擾

內(nèi)部干擾是指電子設(shè)備內(nèi)部各元器件之間的相互干擾,包括以下幾種。（1）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;（2）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;（3）設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱,影響元件本身或其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾;（4）大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其他部件造成的干擾。

3.2 外部干擾

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,包括以下幾種。（1）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);（2）外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強的磁場,通過互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng);（3）空間電磁波對電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾;（4）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;（5）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。

4 干擾的傳遞途徑

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 rμλ/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輻射電磁場能量進(jìn)人被干擾對象的通路。干擾信號以漏電和耦合式,通過絕緣支撐等 （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)。干擾信號可以通過直接傳導(dǎo)方式引入線路、設(shè)備或系統(tǒng)。

5 電磁兼容性設(shè)計的基本原理

5.1 接地

接地有三個作用:接地使整個電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位,保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作。防止外界電磁場的干擾。機殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放,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。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時,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他原因直接與機殼相通時,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[2]。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)備的機殼等必須用接地保護(hù)。電子設(shè)備的機殼和機房的金屬構(gòu)件等,必須與大地相連接,而且接地電阻一般要很小,不能超過規(guī)定值。

電路的接地方式基本上有三類,即單點接地、多點接地和混合接地。單點接地是指在一個線路中,只有一個物理點被定義為接地參考點。其他各個需要接地的點都直接接到這一點上。多點接地是指某一個系統(tǒng)中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引線的長度最短。接地平面,可以是設(shè)備的底板,也可以是貫通整個系統(tǒng)的地導(dǎo)線,在比較大的系統(tǒng)中,還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等等?；旌辖拥厥菍⒛切┲恍韪哳l接地點,利用旁路電容和接地平面連接起來,但應(yīng)盡量防止出現(xiàn)旁路電容和引線電感構(gòu)成的諧振現(xiàn)象。

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:當(dāng)干擾電磁場的頻率較高時,利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流,形成對外來電磁波的抵消作用,從而達(dá)到屏蔽的效果。當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時,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,防止擴散到屏蔽的空間去。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[3]。

5.3 其他抑制干擾方法

（1）濾波。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,對于干擾信號有良好的抑制能力,從而起到其他干擾抑制難以起到的作用。

（2）正確選用無源元件。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。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。有時也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。

（3）電路技術(shù)。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渌麑?dǎo)線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導(dǎo)線所檢拾到的干擾信號相等。另外,還可采用其他一些電路技術(shù),例如接點網(wǎng)絡(luò)、整形電路、積分電路和選通電路等等[4]?？傊?采用電路技術(shù)也是抑制和防止干擾的重要措施。

由于電子技術(shù)應(yīng)用廣泛,而且各種干擾設(shè)備的輻射很復(fù)雜,要完全消除電磁干擾是不可能的。但是,根據(jù)電磁兼容性原理,可以采取許多技術(shù)措施減小電磁干擾,使電磁干擾控制到一定范圍內(nèi),從而保證系統(tǒng)或設(shè)備的兼容性。在實際工作中,要解決電磁兼容問題,必須從分析、排查電磁干擾入手。只有不斷地研究和掌握自然的與非自然的電磁干擾基本原理,運用先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備和科學(xué)的測量方法,才能有效地做好電磁兼容工作。保證設(shè)備的電磁兼容性是一項復(fù)雜的技術(shù)任務(wù),有效地解決電磁兼容問題在日常生產(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)妥的解決問題方法。

[1]郭銀景.電磁兼容原理及應(yīng)用教程 [M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[2]鄭軍奇.電磁兼容技術(shù)之產(chǎn)品研發(fā)與認(rèn)證 [M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[3]鄒利群,畢文輝.電子測量中的屏蔽技術(shù) [J].儀器儀表用戶,2006,（1）:13-16.

[4]邱成悌.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 （修訂本）[M].南京:東南大學(xué)出版社,2005.

Abstract:W ith the rapid development of science and technology,the number and types of electrical and electronic equipment or systems increase continuously.In a complex electromagnetic environment,it becomes a pressing problem whether a variety of equip2 ment or system canwork or not.Thispaperprovides an overview of EMC and amore detailed analysisof the interference source and in2 terference pathway and describes effective interference suppression and prevention measures and principles in order to improve the working efficiency of electronic equipment.

Key words:electronic equipment;electromagnetic compatibility;interference;inhibit

（責(zé)任編輯:劉東旭）

Electromagnetic Compatibility of Electron ic Equipment

XU Li2hong
（Department of Electronic Engineering,Jiangsu Vocational and Technical College of Finance&Economics,Huaiπan 223001,China）

T M937

A

1001-7836（2010）12-0203-02

10.3969/j.issn.1001-7836.2010.12.080

2010-08-11

徐利紅 （1984-）,女,江蘇淮安人,助教,從事電子信息技術(shù)研究。