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1、第四章 电磁兼容性控制2011-03-09u4.1 分析和解决电磁兼容性问题的一般方法u4.2 电磁骚扰的抑制策略u4.3 空间分离u4.4 时间分隔u4.5 频率划分和管制u4.6 电气隔离电磁兼容性控制需采取的技术措施分两类：电磁兼容性控制需采取的技术措施分两类：第一类：第一类：选用相互干扰最小、符合选用相互干扰最小、符合EMCEMC要求的器件、部件、电路要求的器件、部件、电路; ;合理布局、装配和组成设备或系统。合理布局、装配和组成设备或系统。第二类：考虑形成电磁干扰的三要素，实施屏蔽、滤波、接地和搭接等技术抑制和隔离电磁干扰。第二类：考虑形成电磁干扰的三要素，实施屏蔽、滤波、接地和搭接
2、等技术抑制和隔离电磁干扰。控制电磁兼容性的技术措施紧密相连，相互影响，组合使用二者可以获得最佳效果。控制电磁兼容性的技术措施紧密相连，相互影响，组合使用二者可以获得最佳效果。例如:选择合适的电路、设备和系统的信号电平、阻抗、工作频率和电路、设备的合理布局将会降低对屏蔽、滤波 、接地的要求。同样：电路、设备和系统的良好接地又可以降低它们对屏蔽和滤波的技术要求；良好的接地、屏蔽还可以降低电路、设备和系统对滤波器的技术要求。从系统电磁兼容性要求出发， 采用并行和系统的电磁兼容性设计，全面、合理实施抑制电磁干扰的策略和技术措 施，是保障电磁兼容性的前提。1 1、干扰传输通道抑制、干扰传输通道抑制（ 1
3、 1）屏蔽）屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽3 3种。种。一般采取电磁屏蔽的方法来防止交变电磁场产生的干扰。屏蔽一般采取电磁屏蔽的方法来防止交变电磁场产生的干扰。屏蔽有两个目的：有两个目的：a a、限制设备内辐射的电磁能量泄露到外部；、限制设备内辐射的电磁能量泄露到外部；b b防止外来的辐射干扰进入设备，干扰设备的正常工作。防止外来的辐射干扰进入设备，干扰设备的正常工作。电场屏蔽法电场屏蔽法最简单的措施是在感应源与受感器之间用最简单的措施是在感应源与受感器之间用金属隔板接地金属隔板接地, ,以抑制寄生电容耦合，实现电场屏蔽。以抑制寄生电容耦合，实现电场屏
4、蔽。对电场干扰较强的，则用对电场干扰较强的，则用高导电率高导电率金属罩接地效果更好。金属罩接地效果更好。磁场屏蔽法磁场屏蔽法磁场分低频磁场和高频磁场，针对不同磁场应采取不同措施。磁场分低频磁场和高频磁场，针对不同磁场应采取不同措施。a. a. 对低频磁场可用对低频磁场可用高导磁材料高导磁材料做屏蔽体来实现磁场屏蔽，但被屏蔽的元器件在平行于磁场的方向不得出现缝隙，以避免漏磁。做屏蔽体来实现磁场屏蔽，但被屏蔽的元器件在平行于磁场的方向不得出现缝隙，以避免漏磁。b. b. 对高频磁场由于存在对高频磁场由于存在电场电场分量和分量和磁场磁场分量，则要求采用电场屏蔽和磁场屏蔽同时进行。但铁磁材料防高频磁场
5、只限于分量，则要求采用电场屏蔽和磁场屏蔽同时进行。但铁磁材料防高频磁场只限于100kHz100kHz以下，更高频的磁场还需采取特殊措施。以下，更高频的磁场还需采取特殊措施。为防止缝隙、孔洞漏磁，要尽可能减少缝隙或增加缝隙深度，在孔洞处加盖金属罩，如有凸出的金属轴必为防止缝隙、孔洞漏磁，要尽可能减少缝隙或增加缝隙深度，在孔洞处加盖金属罩，如有凸出的金属轴必须可靠接地或加装波导衰减器等。须可靠接地或加装波导衰减器等。当要屏蔽的磁场很强时，屏蔽材料会发生饱和，一旦发生饱和，就将丧失屏蔽效能。遇到这种情况，可采当要屏蔽的磁场很强时，屏蔽材料会发生饱和，一旦发生饱和，就将丧失屏蔽效能。遇到这种情况，可采
6、用双层屏蔽，第一层采用低导磁率材料，不易饱和；第二层采用高导磁率材料，但易饱和。第一层屏蔽先将磁场衰用双层屏蔽，第一层采用低导磁率材料，不易饱和；第二层采用高导磁率材料，但易饱和。第一层屏蔽先将磁场衰减到适当强度，使第二层屏蔽不会饱和，而使高导磁率材料能充分发挥屏蔽效果。减到适当强度，使第二层屏蔽不会饱和，而使高导磁率材料能充分发挥屏蔽效果。（ 2 2）滤波）滤波滤波技术是滤除滤波技术是滤除电源干扰电源干扰的有效措施。一般来讲，电源污染形成的干扰最为常见。随着电子技术的迅速发展，开关的有效措施。一般来讲，电源污染形成的干扰最为常见。随着电子技术的迅速发展，开关电源的应用日益普及。为此，从消除开
7、关电源产生的电磁干扰角度看，还应考虑采用电源的应用日益普及。为此，从消除开关电源产生的电磁干扰角度看，还应考虑采用EMIEMI滤波器。滤波器。EMIEMI滤波器的设计与传统滤波器不同，除了要对电磁干扰的高频带给以尽可能大的衰减外，还要求在截止频率滤波器的设计与传统滤波器不同，除了要对电磁干扰的高频带给以尽可能大的衰减外，还要求在截止频率下，尽量使电源、负载阻抗和滤波器相应元件阻抗接近，这样才能提高下，尽量使电源、负载阻抗和滤波器相应元件阻抗接近，这样才能提高EMIEMI滤波器的实际应用效果。滤波器的实际应用效果。滤波器的正确安装方式也很重要，如在线路板上安装，电磁干扰直接进入滤波器，就会降低滤
8、波效果，所以滤波器滤波器的正确安装方式也很重要，如在线路板上安装，电磁干扰直接进入滤波器，就会降低滤波效果，所以滤波器必须屏蔽。必须屏蔽。（ 3 3）接地）接地接地是电路、设备、系统工作的基本技术要求之一，也是防止干扰的最基本的方法之一。因为接地可以使电路中的接地是电路、设备、系统工作的基本技术要求之一，也是防止干扰的最基本的方法之一。因为接地可以使电路中的 干扰电流回归大地，因此，正确的接地可以有效地抑制干扰信号对其它设备的影响。干扰电流回归大地，因此，正确的接地可以有效地抑制干扰信号对其它设备的影响。接地、滤波和屏蔽接地、滤波和屏蔽3 3种基本方法都可以增强电磁设备的种基本方法都可以增强电
9、磁设备的电磁兼容性电磁兼容性，既可以单独采用实施，也可以相互补充采用。，既可以单独采用实施，也可以相互补充采用。 譬如，设备的可靠譬如，设备的可靠接地接地可以防止静电干扰，而降低设备对屏蔽可以防止静电干扰，而降低设备对屏蔽 的要求；的要求； 良好的电磁良好的电磁屏蔽屏蔽能够有效防止电磁辐射干扰，可以适当放宽对能够有效防止电磁辐射干扰，可以适当放宽对 滤波电路的要求。滤波电路的要求。 从对总体的作用考虑，良好的从对总体的作用考虑，良好的接地接地可以降低干扰频率的能量；可以降低干扰频率的能量； 屏蔽屏蔽能够隔离电磁辐射耦合的途径，降低辐射的能量；能够隔离电磁辐射耦合的途径，降低辐射的能量； 滤波滤
10、波则可以对通过电源传导的干扰能量进行衰减。则可以对通过电源传导的干扰能量进行衰减。4.1 4.1 分析和解决电磁兼容性问题的一般方法分析和解决电磁兼容性问题的一般方法随着科技发展，电路、设备和系统越来越复杂，随着科技发展，电路、设备和系统越来越复杂， 占用的频谱越来越宽；占用的频谱越来越宽；人们认识和解决干扰问题的能力提高，得分析和解决电路、设备和系统电磁兼容性问题的方法获得长足发展人们认识和解决干扰问题的能力提高，得分析和解决电路、设备和系统电磁兼容性问题的方法获得长足发展。依据发展的时间顺序，依次是：依据发展的时间顺序，依次是：问题解决法问题解决法规范法规范法系统法系统法4.1.1 4.1
11、.1 问题解决法问题解决法（ The Problem-solving ApproachThe Problem-solving Approach）在建立电路、设备和系统之前不专门考虑在建立电路、设备和系统之前不专门考虑EMCEMC问题。先进行研制，然后根据研制成的电路、设备和系问题。先进行研制，然后根据研制成的电路、设备和系 统在装配、调试中出现的电磁干扰问题，应用各种抑制干扰的技术去解决。是一种落后而冒险的方法。统在装配、调试中出现的电磁干扰问题，应用各种抑制干扰的技术去解决。是一种落后而冒险的方法。因为设备或系统已经装配好，再去因为设备或系统已经装配好，再去“ “解决解决” ”电磁干扰问题是
12、很困难的。电磁干扰问题是很困难的。为了解决问题，可能要进行大量的为了解决问题，可能要进行大量的 拆卸和修改，也许还要重新进行设计。拆卸和修改，也许还要重新进行设计。这不但造成人力和物力的浪费，延误电路、设备和系统的研制周期，而且会这不但造成人力和物力的浪费，延误电路、设备和系统的研制周期，而且会 使电路、设备和系统的性能下降。使电路、设备和系统的性能下降。是一种比是一种比较较较较落后的方法，它是在落后的方法，它是在电电电电磁兼容性理磁兼容性理论论论论不不够够够够 完善、抑制完善、抑制电电电电磁磁骚扰骚扰骚扰骚扰 的方法不的方法不够够够够系系统统统统、电电电电磁兼容性分析磁兼容性分析 预测预测预
13、测预测 尚未形成的尚未形成的历历历历史条件下史条件下产产产产生的，曾普遍被采用，目生的，曾普遍被采用，目 前仍然被部分工程技前仍然被部分工程技术术术术人人员员员员所采用。所采用。 用用问题问题问题问题 解决法分析和解决解决法分析和解决电电电电路、路、设备设备设备设备 和系和系统统统统的的EMCEMC问题问题问题问题 ，首，首先必先必须须须须正确地确定正确地确定骚扰骚扰骚扰骚扰 源。源。为为为为做到做到这这这这一点，要求从事一点，要求从事EMCEMC工作工作地工程地工程师师师师和技和技术术术术人人员员员员比比较较较较全面地熟悉各种全面地熟悉各种骚扰骚扰骚扰骚扰 源的特性。源的特性。在在调试调试调
14、试调试 、装配、装配现场现场现场现场 清楚地确定下列清楚地确定下列问题问题问题问题 将有利于解决将有利于解决电电电电磁磁骚骚骚骚扰问题扰问题扰问题扰问题 。 干干扰扰扰扰多久多久发发发发生一次？是生一次？是连续连续连续连续 的的还还还还是周期性的？是否有是周期性的？是否有规规规规律？律？ 干干扰扰扰扰的的频频频频率是多少？率是多少？是否是周是否是周围电围电围电围电 路、路、设备设备设备设备 工作工作频频频频率的率的谐谐谐谐波造成的？波造成的？ 干干扰扰扰扰的幅度是多大？的幅度是多大？ 干干扰扰扰扰是是宽带宽带宽带宽带 的的还还还还是窄是窄带带带带的？的？ 确定了确定了骚扰骚扰骚扰骚扰 源后，再
15、确定干源后，再确定干扰扰扰扰的耦合途径是的耦合途径是辐辐辐辐射耦合射耦合还还还还是是传导传导传导传导 耦合，最耦合，最终终终终决定抑制、消除干决定抑制、消除干扰扰扰扰的方法。的方法。4.1.2 4.1.2 规范法（规范法（The Specification ApproachThe Specification Approach）为了满足为了满足EMCEMC要求，各国政府和工业部门尤其是军事部门都制定了许多强制执行的标准和规范。要求，各国政府和工业部门尤其是军事部门都制定了许多强制执行的标准和规范。如：美国军用标准如：美国军用标准MILMIL STDSTD 461/2461/2中国国家标准中国国家
16、标准GB4824-1996GB4824-1996 工工业业业业、科学、医、科学、医疗疗疗疗射射频设备频设备频设备频设备 电电电电磁磁骚扰骚扰骚扰骚扰 特性的特性的测测测测量方法和限量方法和限值值值值 随着电磁兼容性标准和规范的完善和发展，电磁兼容性的分析、设计方法发展成比较合理的随着电磁兼容性标准和规范的完善和发展，电磁兼容性的分析、设计方法发展成比较合理的“ “规范法规范法” ”方方 法。法。规范法是按照已经颁布的电磁兼容标准和规范进行设备和系统的设计、制造和装配。规范法是按照已经颁布的电磁兼容标准和规范进行设备和系统的设计、制造和装配。该方法可以在一定程度上预防电磁干扰问题的出现，比问题解决法更为合理。该方法可以在一定程度上预防电磁干扰问题的出现，比问题解决法更为合理。 由于标准和规范不是针对某个设备和系统制定的，因此：由于标准和规范不是针对某个设备和系统制定的，因此：1.1.企图解决的问企图解决的问 题不一定是要解决的问题，只是为了适应规范而已。题不
