論電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中的EMC設(shè)計

廣州海格通信集團股份有限公司 李 浩 潘志科 黃志通

前言

在通信技術(shù)以及電子技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，當(dāng)前電子設(shè)備結(jié)構(gòu)主要由屏蔽系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、濾波以及PCB構(gòu)成，作為一綜合設(shè)備，電子設(shè)備的綜合性能往往十分強大，而且功能也具有多元化的特征，在電子設(shè)備的內(nèi)部也具有復(fù)雜化的特征，因此這也增加了電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計與管理的難度，在電子設(shè)備與管理中如果出現(xiàn)問題以及故障，會影響工作進度甚至?xí)绊戨娮釉O(shè)備的工作效率。因此在當(dāng)前電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須進一步優(yōu)化，通過優(yōu)化設(shè)計來提高電子設(shè)備性能。

1.電子設(shè)備電磁干擾源分析

在電子設(shè)備的運行中往往會受到眾多因素的影響，不僅僅包括內(nèi)部因素，還包括外部因素，因此在設(shè)計的過程當(dāng)中必須充分考慮這些因素，通過設(shè)計來提高設(shè)備運行水平。

1.1 內(nèi)部干擾

電子設(shè)備內(nèi)部干擾源主要是針對電子設(shè)備內(nèi)部的各個元器件而言，由于內(nèi)部元器件之間的相互作用和相互干擾，從而會影響設(shè)備運行。比如若元器件發(fā)生漏電就會導(dǎo)致無線信號出現(xiàn)耦合的情形，最終在導(dǎo)線之間的體現(xiàn)通過互感引起電子設(shè)備內(nèi)部干擾。而且如果電子設(shè)備中的元器件長時間工作，還會出現(xiàn)發(fā)熱的情形影響電子設(shè)備穩(wěn)定性。

1.2 外部干擾

在電子設(shè)備的運行當(dāng)中還會受到外部的干擾，比如外部電源等，如果這些設(shè)備出現(xiàn)絕緣漏電的情況，就會對電子設(shè)備產(chǎn)生極大干擾。在外部因素對電子設(shè)備的干擾以及影響之下，會導(dǎo)致設(shè)備的參數(shù)發(fā)生變化，進而影響設(shè)備的正常運行。

2.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計的目的

在當(dāng)今發(fā)展與進步當(dāng)中，電磁干擾因素逐漸增多，要保證電子設(shè)備的穩(wěn)定運行，必須要保證電磁兼容，電磁兼容能力的強弱決定了電子設(shè)備不受電磁干擾能力的強弱，較強的電磁兼容能力能夠保證電子設(shè)備具有抗電磁干擾能力，對于電子設(shè)備的性能也有極大的保證，電子設(shè)備的運行效率也往往較高，對于產(chǎn)業(yè)而言往往生產(chǎn)率較好。而且在當(dāng)前行業(yè)發(fā)展與建設(shè)當(dāng)中，電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用于不同的行業(yè)以及領(lǐng)域，電子設(shè)備的質(zhì)量直接決定了行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展情況，因此為保證產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須要充分考慮電磁兼容問題，針對電磁兼容問題進行及時調(diào)整處理，保證電子設(shè)備正常運行。對于電子設(shè)備而言加強電磁兼容設(shè)計的主要目的是保證其正常運行，這也是當(dāng)前電子行業(yè)發(fā)展的總體趨勢。

3.電子設(shè)備EMC設(shè)計方法概述

電磁兼容設(shè)計的主要目的是提高電子設(shè)備的抗干擾的能力，保證電子設(shè)備在當(dāng)前復(fù)雜的電磁環(huán)境中能夠正常工作。目前在電子設(shè)備的EMC設(shè)計中一般采用濾波、屏蔽以及接地等相應(yīng)措施，下面就常用的EMC設(shè)計方法進行簡單概述。

3.1 屏蔽

屏蔽主要包括磁屏蔽、電磁屏蔽以及靜電屏蔽，一般利用金屬板以及金屬盒和罩等來作為電子設(shè)備的屏蔽體，通過屏蔽體的作用來減小電磁能量的傳播。在當(dāng)前由于電磁波頻率的不同一般選用不同的屏蔽材料，對于頻率較高的電磁波采用一般金屬即可，而對于低頻磁場波而言，往往采用導(dǎo)磁率較高的材料。一般磁場波的波阻抗較低，因此在反射損耗方面也往往較小，主要通過吸收損耗來實現(xiàn)電磁波的屏蔽。在電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還需要保證屏蔽層和輻射源的距離在合適范圍，盡可能遠離來增加發(fā)射損耗，而且對于屏蔽層而言應(yīng)該禁止在輻射源附近存在空洞以及縫隙。

3.2 濾波

在電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計中的濾波而言主要通過設(shè)置濾波電路實現(xiàn)，通過濾波電路對干擾環(huán)境進行控制控制，過濾干擾信號，使干擾信號不能進入電路，進而保證電子設(shè)備的穩(wěn)定運行不受干擾信號影響。比如在直流電路中由于負載的存在會引起電源噪聲，因此可以在直流電路中配置相應(yīng)的去耦電容，能夠進行濾波，很好的一直因為負載而產(chǎn)生的電源噪聲。

3.3 接地

通過科學(xué)合理的接地能夠最大限度的減少電路間的相互影響和干擾。一般對于電子設(shè)備中的不同電路和不同組成部分，需要分開，進行獨立接地，這樣能夠有效避免不同部分以及不同電路之間的相互干擾和影響，最終能夠抑制電磁噪聲，對于模擬電路和數(shù)字電路、機殼而言通過分開接地有效避免了數(shù)字信號和模擬信號之間的相互干擾。

4.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中的EMC設(shè)計要點

電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中的EMC設(shè)計主要是希望通過電磁兼容設(shè)計優(yōu)化來抑制不同影響因素對電子設(shè)備的影響與干擾，根據(jù)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計方法往往采用縫隙屏蔽、開關(guān)、指示燈屏蔽以及通風(fēng)孔屏蔽等方法來進行設(shè)計。

4.1 縫隙的屏蔽

在電子設(shè)備當(dāng)中必然會存在不同的縫隙，包括電子設(shè)備的箱體外殼以及蓋板等，要想實現(xiàn)電磁兼容屏蔽設(shè)計，就需要增加縫隙深度，對于箱體和蓋板而言，只需要增加兩者配合的配合寬度即可；另外在縫隙的結(jié)合處還可以通過提高結(jié)合面的加工精度的方法來減少縫隙長度；在縫隙的結(jié)合處涂抹導(dǎo)電涂料，也能夠?qū)崿F(xiàn)縫隙屏蔽的作用；通過減小縫隙結(jié)合處的螺釘間距也具有良好的效果。

4.2 通風(fēng)孔的屏蔽

為保持電子設(shè)備的良好性能，也必然需要在電子設(shè)備當(dāng)中設(shè)置相應(yīng)的通風(fēng)孔，在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計中必須要增加通風(fēng)孔的屏蔽設(shè)計。首先，比較簡單的通風(fēng)孔的屏蔽方法是在通風(fēng)孔的窗口上覆蓋金屬絲；其次是可以更改通風(fēng)孔的材料，采用穿孔金屬板作為通風(fēng)孔可以實現(xiàn)屏蔽；另外還可以采用截止波導(dǎo)式通風(fēng)窗來作為通風(fēng)孔進行屏蔽。

4.3 表頭孔的屏蔽

為實時了解電子設(shè)備的運行狀況，一般還在電子設(shè)備機箱上配備相應(yīng)指示參數(shù)的表頭，為安裝表頭需要配備相應(yīng)尺寸的孔，不可避免的會在這些孔中泄露電磁能量。為實現(xiàn)電磁兼容設(shè)計，需要進行表頭孔的屏蔽。可以在表頭的背面增加附加屏蔽，并且需要考慮縫隙屏蔽，在面板和附加屏蔽體之間增加導(dǎo)電襯墊來減少縫隙，通過引線將干擾信號旁路到地實現(xiàn)表頭孔屏蔽。另外還可以在表頭孔的表面增加相應(yīng)的導(dǎo)線玻璃實現(xiàn)表頭孔的屏蔽，在導(dǎo)電玻璃的使用中還必須保證其和面板有良好的接觸，為保證良好接觸還往往增加導(dǎo)電襯墊實現(xiàn)。對于導(dǎo)電玻璃而言往往對于高頻磁場以及低頻磁場均具有良好的屏蔽作用。

4.4 開關(guān)、指示燈的屏蔽

對于電子設(shè)備的開關(guān)以及指示燈而言，也需要進行屏蔽。在電子設(shè)備當(dāng)中比較常見的開關(guān)主要有良好總，一種是按鈕開關(guān)，另一種是鈕子開關(guān)，針對這兩種不同的開關(guān)也往往采用不同的屏蔽方法。首先對于按鈕開關(guān)可以通過附加屏蔽罩的方式來進行屏蔽防泄漏。對于牛子開關(guān)可以在面板和開關(guān)端間增加導(dǎo)電襯墊來配備防泄漏安裝結(jié)構(gòu)。最后對于指示燈的屏蔽而言，往往在燈罩上覆蓋導(dǎo)電玻璃實現(xiàn)。

4.5 顯示屏的屏蔽

在電子設(shè)備當(dāng)中一般均需要配備顯示屏來保證電子設(shè)備的可視化，但是對于電子設(shè)備的陰極射線管而言，其開口處存在電磁泄露的風(fēng)險問題，因此需要對顯示屏的陰極射線管進行屏蔽，一般增加屏蔽罩并將其和機箱連成一體即可，增加導(dǎo)電襯墊，保證電氣連續(xù)性。一般的顯示屏值需要采用鐵磁性材料作為屏蔽罩材料即可，但是目前對信息安全性的要求越來越高，為防止信息的泄露必須進一步加強對顯示屏的屏蔽。

4.6 電源線的屏蔽

前面在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的電磁兼容方法中提到，可以通過濾波的方式實現(xiàn)兼容，對于電源線而言可以在電源線中增加電源濾波器，經(jīng)過濾波處理之后才能夠引入機箱。

5.結(jié)論

為保證電子設(shè)備的功能以及穩(wěn)定性，需要充分考慮電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的電磁兼容問題，通過科學(xué)合理的電磁兼容設(shè)計，能夠滿足電子設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求，保證電子設(shè)備的高品質(zhì)。