電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容

劉興?。|莞理工學(xué)院，廣東 東莞 523808）

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容

劉興俊
（東莞理工學(xué)院，廣東 東莞 523808）

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，促進(jìn)了電子產(chǎn)業(yè)的騰飛，電子行業(yè)的迅速擴(kuò)張推動了電子設(shè)備應(yīng)用的廣泛性，在電子設(shè)備的應(yīng)用中，質(zhì)量和功能要求越來越高，電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，電磁兼容性是尤其需要注意的一個方面，在電子設(shè)備中占有不容忽視的地位，直接影響電子設(shè)備能否正常運(yùn)行。電子設(shè)備的高效工作必須基于電磁兼容性的良好狀態(tài)，避免電磁的劇烈干擾是保證電子設(shè)備正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，如果忽視了電磁兼容問題，就會導(dǎo)致電子設(shè)備后期運(yùn)行過程中出現(xiàn)或大或小的問題，產(chǎn)生意料之外的錯誤，影響工作效率。本文擬從電子設(shè)備電磁兼容性的概念出發(fā)，分析保證電磁兼容的幾種方法，完善電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，以最大效率地提高電子設(shè)備的性能和質(zhì)量，健全電子設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，提高生產(chǎn)率，推動電子產(chǎn)業(yè)及整個社會的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備；結(jié)構(gòu)設(shè)計；電磁兼容；設(shè)備性能；價值和意義

當(dāng)今社會，是信息化的社會，是科學(xué)技術(shù)和電子產(chǎn)品不斷發(fā)展的社會，科學(xué)技術(shù)的日新月異大大提高了電子設(shè)備的需求和擴(kuò)張，電子設(shè)備的種類與日俱增，質(zhì)量和功能體現(xiàn)隨著社會的不斷發(fā)展呈現(xiàn)出不斷攀升的態(tài)勢。在各個行業(yè)和各個領(lǐng)域中，電子設(shè)備發(fā)揮著越來越大的作用，這就要求電子設(shè)備在電磁環(huán)境中擁有良好的運(yùn)行狀態(tài)，因此，就要保證電子設(shè)備的運(yùn)行避免電磁的干擾，否則將會影響電子設(shè)備的整體性能。電子行業(yè)的發(fā)展對電磁兼容性提出了更高的目標(biāo)和要求，旨在完善電子設(shè)備的功用和質(zhì)量，在電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用過程中必須保證電磁兼容，以確保電子設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。那么，電子設(shè)備的電磁兼容性是什么呢？有什么樣的具體表現(xiàn)呢？電磁兼容的目的和意義是什么呢？保證電磁兼容的方法有哪些呢？

一、電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中電磁兼容的概念

電磁兼容，指的是電子設(shè)備正常運(yùn)行的一種狀態(tài)，在電子設(shè)備的運(yùn)行過程中，電子線路產(chǎn)生的電磁不會影響電子設(shè)備的應(yīng)用，也就是對其不會產(chǎn)生電磁干擾，準(zhǔn)確地講，良好的電磁兼容性表現(xiàn)為電子設(shè)備、電子系統(tǒng)、電子線路在特定的電磁環(huán)境中運(yùn)行，且彼此互不干涉互不影響，不會影響電子設(shè)備的整體功能，保證電子設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定，保障電子設(shè)備的正常安全運(yùn)行，不會產(chǎn)生負(fù)面影響，破壞電子設(shè)備，即各項電子功能并存且互相促進(jìn)的一種狀態(tài)。只有電子設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分考慮并擺脫了電磁的干擾，才能夠確保自身的有效運(yùn)行，提高運(yùn)行水平和生產(chǎn)效率，為電子行業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

以飛機(jī)的電子設(shè)備為例，飛機(jī)上的電子設(shè)備包括常見的導(dǎo)航系統(tǒng)、天線系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等，電磁環(huán)境極為復(fù)雜，因此會產(chǎn)生極大的電磁干擾，如果處理不當(dāng)將會給飛機(jī)的正常飛行埋下安全隱患。如果能夠保證這些電子設(shè)備的電磁兼容性，就能夠使彼此正常運(yùn)行，發(fā)揮出最大效力且互不干擾，促進(jìn)各部分的平衡穩(wěn)定，這是飛機(jī)安全飛行的重要保障。因此，電磁兼容對電子設(shè)備的運(yùn)行極為重要，不容忽視。

二、電子設(shè)備結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計的目的

當(dāng)今社會中，電子設(shè)備的正常運(yùn)行，是基于電磁兼容的基礎(chǔ)上，電磁兼容能夠保證電子設(shè)備的運(yùn)行不受電磁的干擾，就能夠很大程度上避免電子設(shè)備細(xì)節(jié)部分和個別部位的不良反應(yīng)，使電子設(shè)備的性能達(dá)到最大化，提高電子設(shè)備的運(yùn)行效率，提高整個行業(yè)的生產(chǎn)率。眾所周知，當(dāng)前社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展促進(jìn)了電子設(shè)備應(yīng)用的廣泛性，與各個行業(yè)各個領(lǐng)域息息相關(guān)，一旦運(yùn)行的電子設(shè)備出現(xiàn)某些一時間不可解決的故障，就會影響整個行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，極大地威脅整個行業(yè)的安全穩(wěn)定。因此，電子行業(yè)在設(shè)計電子設(shè)備的時候，首先要考慮到影響電子設(shè)備電磁兼容的條件和因素，考慮到電磁不兼容的種種跡象和表現(xiàn)，以盡快采用技術(shù)手段進(jìn)行調(diào)整解決，以免電子設(shè)備投入使用后出現(xiàn)電磁不兼容的情況，影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

電磁兼容，簡而言之就是控制電磁干擾，消除電磁干擾，使電子設(shè)備與其他的設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中工作運(yùn)行時，保證彼此的和諧穩(wěn)定，保證電子設(shè)備各部分性能的正常。一個可以投入廣泛使用的電子設(shè)備不僅不會輻射有害能量，而且也不會受到不相關(guān)的輻射影響。因此，電磁兼容設(shè)計的目的是為了電子設(shè)備的正常運(yùn)行和廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今社會電子行業(yè)發(fā)展的整體走向和目標(biāo)。

三、電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中保證電磁兼容的方法和措施

在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要通過采用特定的技術(shù)手段保證電子設(shè)備的電磁兼容性，以減少甚至消除電磁干擾，避免部件受到不良輻射反應(yīng)而損壞，降低電子設(shè)備的整體性能和運(yùn)行效率，影響整個行業(yè)的發(fā)展。新型電子產(chǎn)品研究開發(fā)之初，首先要對電磁兼容有一個概念性的把握，并在后期研發(fā)的時候充分考慮到電磁兼容的影響因素，進(jìn)行相適應(yīng)的電磁兼容開發(fā)設(shè)計，避免重復(fù)開發(fā)和資源浪費(fèi)。在設(shè)計之初采取措施保證電磁兼容是最最經(jīng)濟(jì)節(jié)約的方法，避免了后期維修調(diào)整的人力物力的浪費(fèi)。現(xiàn)實生活中，很多已經(jīng)投入使用的電子設(shè)備如果出現(xiàn)電磁兼容問題維護(hù)成本極高，甚至根本沒有解決辦法，因此，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計要做到未雨綢繆，減少不必要的麻煩和損失。目前，最常見的電子設(shè)備電磁兼容的方法有濾波、屏蔽、接地三種，這是有效消除電磁干擾的重要舉措。

1 電磁濾波

電磁濾波，是常見的影響電磁兼容性的因素，是壓縮信號回路所致，并且會對頻譜產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，電磁濾波的存在不僅能影響干擾源的發(fā)射，而且會有效抑制干擾源頻譜分量對其他設(shè)備元件如敏感設(shè)備、電路、元器件的影響。簡單地講，電磁濾波通過某種特定方式過濾信號中的特定波段頻率，這種方式能夠有效抑制干擾，因此，在處理電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題時可以考慮在內(nèi)并加以應(yīng)用實施。在電子設(shè)備的運(yùn)行過程中，正在運(yùn)行的電路會產(chǎn)生一些較強(qiáng)的干擾信號，這些干擾信號能夠通過電源線、信號線以及控制線等方式對整個電路產(chǎn)生巨大的干擾作用，因此，設(shè)置濾波電路已然成為當(dāng)前公用電源線的發(fā)展走向和趨勢，這是保證電路安全穩(wěn)定，減少電路干擾，提高電子設(shè)備安全穩(wěn)定的重要方式。濾波電路的設(shè)置需要掌握一定的方法和技巧，鐵氧化體磁環(huán)穿心電容、三端電容是最常見的選擇器件，是有效改善電路特征的重要元件。在濾波電路設(shè)置中，還需要保證所有的電源濾波器外殼與電子設(shè)備的接地點(diǎn)連接在一起。只有保證濾波電路設(shè)置的合理性，才能提高電磁濾波的效率和質(zhì)量，提高電磁兼容，保證電子設(shè)備正常運(yùn)行和整個電子行業(yè)的發(fā)展。

2 電磁屏蔽

電磁屏蔽是目前解決電磁兼容問題的最有效方法，電磁屏蔽的優(yōu)點(diǎn)是有效地將內(nèi)部電磁輻射控制在一定范圍，即限制內(nèi)部電磁越出既定的領(lǐng)域，與此同時，還能夠防止外部電磁輻射的入侵，切斷電磁波，減少不必要的損害。當(dāng)前，電子設(shè)備出現(xiàn)的大多數(shù)電磁兼容問題都能夠通過電磁屏蔽這種技術(shù)解決，這種方式還能夠保證電路的正常工作。

2.1 電磁屏蔽的作用

電磁屏蔽的作用是極大的，通過對兩個不同的空間區(qū)域進(jìn)行金屬隔離，達(dá)到控制整個電場、磁場、電磁波的目的，使一個空間區(qū)域?qū)α硪粋€空間區(qū)域的輻射和感應(yīng)控制在可控范圍。也就是充分發(fā)揮屏蔽物體的作用，將諸如電纜、元部件、電路、組合件甚至整個系統(tǒng)的干擾源包圍控制，阻斷干擾電磁場的對外擴(kuò)散；與此同時，還需要充分利用屏蔽物體將系統(tǒng)、電路、電子設(shè)備有效包圍起來，以防止它們受到外界電磁場的影響。目前，電磁屏蔽技術(shù)是當(dāng)前有效解決電磁輻射的方法，能夠有效保證電磁兼容，促進(jìn)電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 電磁屏蔽的注意事項

2.2.1 電磁屏蔽的時候，一定要注意電磁屏蔽板的放置，一定要將其盡可能地靠近被屏蔽的機(jī)械設(shè)備，同時電磁屏蔽板要盡可能地與地面相接，這是有效發(fā)揮電磁屏蔽效果的關(guān)鍵，越靠近被屏蔽的器械元件，電磁屏蔽板所分布的電容容量就會相應(yīng)地越大。

2.2.2 電磁屏蔽板的時候，電磁屏蔽板的整體屏蔽效果還會相應(yīng)地受到屏蔽板本身形狀的影響，實踐證明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形狀是全封閉狀態(tài)，并且最好是金屬盒電場。

2.2.3 電磁屏蔽的時候，電磁屏蔽板選擇材料的時候要求也很高，經(jīng)過實踐調(diào)查研究，良性導(dǎo)體材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常見的有銅、鐵、鋁等，與此同時，還需要注意屏蔽材料的厚度，這個需要根據(jù)實際強(qiáng)度靈活把握，只要屏蔽材料的厚度符合強(qiáng)度要求即可。

3 接地技術(shù)

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的電磁兼容，還會充分運(yùn)用到接地技術(shù)，接地，并不是字面上理解的與土地地面相連，而是為電源和信號提供回路和基準(zhǔn)電位。接地技術(shù)的使用有一定規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，而不是隨意的。

接地技術(shù)的使用必須保證接地的安全性，電子設(shè)備所使用的金屬質(zhì)地的外殼一定要與地面相接，這是充分保障生命財產(chǎn)安全的重要舉措，還能夠確保電子設(shè)備的有效性和穩(wěn)定性，保障電子電路的正常運(yùn)行，杜絕靜電損壞等不良情況的出現(xiàn)。

接地技術(shù)的使用還包括工作接地，工作接地這種方式相信大家都不陌生，主要指的是單板，母板或系統(tǒng)之間信號的等電位參考點(diǎn)或參考平面，這些參考點(diǎn)或參考平臺相當(dāng)于信號回流的安全性通道，原則上認(rèn)為這個通道的阻抗性是極低的。在使用接地技術(shù)的時候，一定要保證工作接地的正常，因為他的好壞直接影響整體的信號質(zhì)量。因此電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，熟練掌握工作接地的方法極為必要，不僅能夠最大限度地減少電路間的電磁干擾，而且確保了電子設(shè)備的電磁兼容，提高了電磁兼容的可能性和穩(wěn)定性。

以下將簡單接受接地的主要目的。電子設(shè)備接地技術(shù)的目的很明晰，就是為了最大程度上減少甚至避免電路之間的彼此干擾。通常我們提到的接地技術(shù)的目的有以下三個：

（1）接地技術(shù)的使用能夠使整個電路系統(tǒng)中的單元電路有一個公共的參考零電位，這是保證電路系統(tǒng)穩(wěn)定工作必要條件。

（2）接地技術(shù)能夠有效防止外界電磁場產(chǎn)生的不良干擾。為了避免電荷形成的高壓引起電子設(shè)備內(nèi)部起火放電產(chǎn)生不良干擾，可以選用機(jī)殼接地，這樣可以使大量電荷得以釋放，這些積累在機(jī)殼上的大量電荷的排放可以減少電磁干擾，保證電子設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，要想獲得較好的屏蔽效果，還需要根據(jù)線路對屏蔽物體進(jìn)行挑選，并為其選擇合適的接地，這樣才能保證電子設(shè)備的有效運(yùn)行。

（3）接地技術(shù)能夠有效保證工作的安全性，如果發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)，可以有效保護(hù)電子設(shè)備，避免電子設(shè)備的意外毀壞；如果工頻交流電源的輸入電壓由于絕緣不良的原因與機(jī)殼直接相通的時候，可以有效保護(hù)操作人員的人身安全，以免發(fā)生觸電事故。

因此，接地技術(shù)也是有效防止電磁干擾的重要方法，正確使用將會大大減少電子設(shè)備使用后的故障發(fā)生頻率，保證電子設(shè)備的正常運(yùn)行，促進(jìn)電子行業(yè)的發(fā)展。

結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展推動了電子設(shè)備的進(jìn)步，保證電子設(shè)備的電磁兼容已然成為電子行業(yè)的目標(biāo)和宗旨，電磁兼容是電子設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是電子設(shè)備性能的重要體現(xiàn)。在電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須考慮電磁兼容性，旨在減少電磁干擾，提高電子設(shè)備性能。當(dāng)前，電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的電磁兼容性調(diào)整仍然是一項比較復(fù)雜的高難度任務(wù)，問題的解決還存在一定的局限性，雖然提高電子設(shè)備電磁兼容的方法有很多，但是仍然存在一些問題，不太完善，我們需要認(rèn)識到電磁兼容技術(shù)涉及到各個行業(yè)各個方面，電磁兼容技術(shù)有很大的發(fā)展空間，我們需要根據(jù)電子設(shè)備的運(yùn)行原理和運(yùn)行環(huán)境，探索電子設(shè)備電磁兼容的技術(shù)發(fā)展，根據(jù)電磁兼容的特點(diǎn)和影響進(jìn)行持久的嘗試，以提出更多的解決方法，從而提高電子設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，健全電子設(shè)備的質(zhì)量和功能，保證電子設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品工作效率，促進(jìn)電子行業(yè)及整個社會的不斷發(fā)展。

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中圖分類號：TN03

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A