电磁干扰(EMI)抑制技术

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电磁干扰(EMI)差模共模干扰抑制措施

电磁干扰(EMI)差模共模干扰抑制措施

54差模干扰在电路回路中存在大小相等、方向相反的干扰电流,并且干扰电流在由两根导线组成的回路中传输。

图4.1.1:差模干扰示意图产生的原因差模干扰中的干扰是起源在回路线路之中(直接注入),如同一线路中工作的电机,开关电源,可控硅等,他们在回路上所产生的干扰就是差模干扰。

如何影响设备差模干扰直接作用在设备两端的,直接影响设备工作,甚至破坏设备。

(表现为尖峰电压,电压跌落及中断)如何滤除差模干扰主要采用差模线圈和差模电容。

55差模线圈图4.1.2:差模线圈示意图从图中可知,当电流流过差模线圈之后,线圈里面的磁通是增强的,相当于两个磁通之和,线圈在低频率时低阻抗,高频率时高阻抗,所以在高频时利用它的高阻抗衰减差模信号。

差模电容电容具有低频率高阻抗,高频率低阻抗特性,利用电容在高频时它的低阻抗短路掉差模信号。

图4.1.3:差模电容示意图56共模干扰在电路回路中存在大小相等、方向相同的干扰电流,并且干扰电流在导线与地线中传输。

产生的原因电网串入共模电压、辐射干扰(如雷电) 在信号线上感应出共模电压、接地电压存在电位差引入共模电压。

如何影响设备因为在负载两端没有电位差,所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线,由于电路的非平衡性。

相同的共摸电压会在信号线和信号地线上产生不同的幅度的共模电流。

从而产生差模电压,形成干扰。

如何滤除共模干扰主要采用共模线圈和共模电容。

图4.2.1:共模干扰示意图57共模线圈图4.2.2:共模线圈示意图共模线圈和差模线圈原理比较类似,都是利用线圈高频时的高阻抗来衰减干扰信号。

共模线圈和差模线圈绕线方法刚好相反。

共模线圈对方向相反的电流基本不起作用。

共模电容共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的,都是利用电容的高频低阻抗,使高频干扰信号短路,而低频时电路不受任何影响。

只是差模电容是两极之间短路。

而共模电容是线对地短路。

图4.2.3:共模电容示意图58线圈抑制频率响应实际的电感是L 、C 的并联网络(忽略绕组的电阻)它的阻抗特性如图4.3.1所示,图4.3.1:电感频率响应图DM (LC)-1/2从图上可知,在谐振频率以下,呈现电感的阻抗特性,谐振频率以上,呈现电容的阻抗特性,随着频率的升高.阻抗越来越小,失去对干扰的抑制作用。

开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结

开关电源电磁干扰(EMI)抑制措施总结

摘要:开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大,因此,各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。

对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述,着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法,并对其原理、应用做了简单介绍。

1 引言随着电子设备的大量应用,电源在这些设备中的地位越来越重要,而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点,在电源中占的比重越来越大。

开关电源大多工作在高频情况下,在开关器件的开关过程中,寄生元件(如寄生电容、寄生电感等)中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰( ElectromagneticInterference , EMI )。

EMI 信号占有很宽的频率范围,又有一定的幅度,经过在电路、空间中的传导和辐射,污染了周围的电磁环境,影响了与其它电子设备的电磁兼容( ElectromagneticCompatibility )性。

随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高,对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。

本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍,重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。

2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。

通常传导干扰比较好分析,可以将电路理论和数学知识结合起来,对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究;但对辐射干扰而言,由于电路中存在不同干扰源的综合作用,又涉及到电磁场理论,分析起来比较困难。

下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。

2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模( CommonMode CM )干扰和差模( DifferentialMode DM )干扰。

由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断,使得开关电源在其输入端(即交流电网侧)产生较大的共模干扰和差模干扰。

2.1.1 共模( CM )干扰变换器工作在高频情况时,由于 dv/dt 很高,激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容,从而产生了共模干扰。

电磁干扰差模共模干扰抑制措施

电磁干扰差模共模干扰抑制措施

电磁干扰差模共模干扰抑制措施电磁干扰(EMI)是指在电磁环境中,由于电磁波的辐射、传导或耦合而引起的潜在问题。

在电子设备中,差模共模干扰是最常见和容易发生的电磁干扰形式之一、差模干扰是指在信号的正负两根导线上引入的干扰信号。

共模干扰是指在信号和地线之间或信号和屏蔽之间引入的干扰信号。

为了保证电子设备的正常工作,需要采取一系列抑制措施来抑制差模共模干扰。

1.使用差分信号传输:差模干扰是指在信号的正负两根导线上引入的干扰信号,而差分信号传输采用了两根互补的信号线,其中一根是信号线,另一根是信号线的反相线。

这样设计可以使得差模信号在两根导线上被平衡地引入,从而减小差模干扰的影响。

2.使用屏蔽线缆:差分信号传输可以减小差模干扰,但无法完全消除。

将信号线包裹在屏蔽层中可以进一步减小差模干扰的影响。

屏蔽线缆使用了金属屏蔽层,可以有效地吸收和屏蔽外部的电磁干扰,从而减小差模干扰。

3.采用均衡电路:在接收信号的端口,使用均衡电路可以进一步减小差模干扰的影响。

均衡电路可以将差模信号进行抵消,从而降低差模干扰对信号的影响。

4.使用差模输入输出接口:差模输入输出接口可以限制差模干扰信号的传播路径。

通过选择合适的差模输入输出接口,可以减小差模干扰信号的传播,从而减小对设备的影响。

1.接地:良好的接地可以减小共模干扰的影响。

在设计电子设备时,需要合理设置接地点,确保设备的各个部分都能够得到正确的接地。

2.屏蔽:在信号传输过程中,可以采用屏蔽层将信号线和地线之间隔离,从而减小共模干扰的影响。

屏蔽层采用金属材料制成,可以有效地吸收和屏蔽外部的电磁干扰。

3.使用滤波器:在信号线上安装共模滤波器可以减小共模干扰的影响。

共模滤波器可以选择合适的频率范围,将共模干扰信号滤除,从而保证信号的质量。

4.绕线方式:在布线时,可以通过适当的绕线方式来减小共模干扰的影响。

例如,采用环形绕线、交叉绕线等方法,可以使得信号线和地线之间的耦合减小,从而减小共模干扰。

PWM逆变器共模电磁干扰分析及抑制技术研究

PWM逆变器共模电磁干扰分析及抑制技术研究

PWM逆变器共模电磁干扰分析及抑制技术研究PWM(脉宽调制)逆变器是一种广泛应用于电力电子领域的重要设备。

然而,随着其在各种应用中的普及,其共模电磁干扰(EMI)问题也逐渐暴露出来。

本文通过分析PWM逆变器的共模电磁干扰问题,并探讨了一些抑制技术,以提高设备及系统的EMI性能。

首先,我们需要了解PWM逆变器产生的共模电磁干扰的原因。

共模电磁干扰是指电磁信号同时出现在系统的两个参考点之间,并可能对其他设备或系统产生干扰。

PWM逆变器主要通过高频开关器件的开关过程来实现电能的转换,因此其开关频率的高低直接影响着EMI的程度。

高开关频率会导致更多的高次谐波成分,从而增加了共模电磁干扰的产生。

其次,本文将分析PWM逆变器的工作原理,以了解其产生共模电磁干扰的机制。

PWM逆变器通过周期性的开关过程将直流电能转换为交流电能。

在开关过程中,由于开关器件的非线性导致的高次谐波成分产生,这些高次谐波成分会通过导线、电缆等传导途径传输,并引起共模电磁干扰。

针对PWM逆变器的共模电磁干扰问题,本文提出了一些抑制技术。

首先是滤波技术,包括使用滤波电容、滤波电感等元件,以减小共模电磁干扰的传导。

其次是对PWM逆变器的开关频率进行优化,选择合适的开关频率,使高次谐波成分的幅度减小,从而减小共模电磁干扰的产生。

此外,地线的设计和布局也是重要的一环,合理的地线设计和布局可以有效地减小共模电磁干扰的传导。

另外,本文还探讨了一些先进的抑制技术,如采用无电感电源模块(LLC)逆变器来替代传统的PWM逆变器。

无电感电源模块逆变器通过使用共模电感来减小共模电磁干扰的产生,并通过在输入电路中引入滤波电容来增加滤波效果,从而达到更好的抑制共模电磁干扰的效果。

综上所述,本文通过对PWM逆变器的共模电磁干扰问题进行了分析,并提出了一些抑制技术。

这些技术可以有效地减小共模电磁干扰的产生,提高设备及系统的EMI性能。

未来,我们还可以进一步研究和改进这些技术,以应对不断增长的EMI抑制需求综上所述,本文通过分析PWM逆变器的共模电磁干扰问题,提出了一些有效的抑制技术。

电磁干扰解决方法、防治技巧及常见EMI抑制方式1

电磁干扰解决方法、防治技巧及常见EMI抑制方式1

电磁⼲扰解决⽅法、防治技巧及常见EMI抑制⽅式1包含EMI和EMS的EMC因为各国均⽴下法规规范,成为电⼦产品设计者⽆可迴避的问题。

⾯临各种EMI模式和各类EMI抑制⽅法,该如何因地制宜选择最佳对策让产品通过测试,同时⼜必须尽量降低成本强化产品竞争⼒,是所有电⼦产品设计⼈员必须仔细评估思考的课题。

EMI类型与解决⽅法所谓EMC(ElectromagneticCompatibility;电磁共容)实际上包含EMI(ElectromagneticInterference;电磁⼲扰)及EMS(ElectromagneticSensibility;电磁耐受)两⼤部份。

EMI指的是电⽓产品本⾝通电后,因电磁感应效应所产⽣的电磁波对週遭电⼦设备所造成的⼲扰影响,EMS则是指电⽓产品本⾝对外来电磁波的⼲扰防御能⼒,也就是电磁场的免疫程度。

简单来说,只要是需要电⼒⼯作的产品都会有EMI问题,浸淫EMC领域⼗多年的资深顾问余晓锜表⽰,⼀个电⼦产品中的EMI 来源多半来⾃交换式电源供应迴路(SwitchingPowerSupplyCircuit)、振盪器(Crystal)和各类时钟信号(ClockSignal),⽽根据传导模式不同,EMI可分为接触传导(ConductedEmission)和幅射传导(RadiatedEmission)两类。

接触传导是由电源供应回路所形成的电磁波杂讯,透过实体的电源线或信号导线传送⾄电源电路内的⼀种电磁波⼲扰模式,此状况会造成与⼲扰设备使⽤同⼀电源电路的电⽓设备被电磁杂讯⼲扰,产⽣功能异常现象,通常发⽣在较低频;幅射传导则是电路本⾝通电之后,由电磁感应效应所产⽣的电磁波幅射发散所形成的电磁⼲扰模式,常见于⾼频。

幅射传导EMI产⽣的问题通常较接触传导严重,也更为棘⼿,其解决⽅式余晓锜归纳出下列⼏种:1.在⼲扰源加LC滤波回路。

2.在I/O端加上DeCapbypasstoGround,把杂讯导⼊⼤地。

电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及其抑制措施研究

电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及其抑制措施研究

电磁干扰(EMI和射频干扰(RFI及其抑制措施研究李贵山杨建平黄晓峰(兰州工业高等专科学校兰州 730050摘要在电子系统中,强电与弱电交叉耦合的应用环境,干扰错综复杂,严重影响系统的稳定性和可靠性。

本文介绍EMI/RFI产生的原因和导入途径,分析并提出了一些行之有效的EMI/RFI抑制方法。

关键词EMI RFI 干扰途径干扰抑制1 引言随着电子系统的日益精密、复杂及多功能化,电子干扰问题日趋严重,它可使系统的性能发生变化、减弱,甚至导致系统完全失灵。

特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰问题,已成为近几年电子产业的热点。

为此,不少国家的专业委员会相继制定了法规,对电子产品的电磁波不泄露、抗干扰能力提出了严格规定,并强制执行。

美国联邦通信委员会(FCC于1983年颁布了20780文件,对计算机类器件的EMI进行限制;德国有关部门颁布了限制EMI的VDE规范,在放射和辐射方面的约束比FCC规范更严格;欧洲共同体又在VDE规范中增加了RF抗扰性、静电泄放和电源线抗扰性等指标。

FCC、VDE规范将电子设备分为A(工业类设备和B(消费类设备两类,具体限制如表1所示。

此外,还有一系列适用于电子EMI/RFI防护的标准文件:MIL-STD-461、MIL -STD-462、MIL-STD-463、MIL-STD-826、MIL-E-6051、MIL-I-6181、MIL-I-11748、MIL-I-26600、MSFC-SPEC279等,所有这些法规性文件对电子系统的干扰防护起到了重大的作用。

本文详细讨论了电子线路及系统中EMI/ RFI 的特征及其抑制措施。

2 EMI/RFI特性分析电子系统的干扰主要有电磁干扰(EMI、射频干扰(RFI和电磁脉冲(EMP三种,根据其来源可分为外界和内部两种,每个电子电气设备均可看作干扰源,这种干扰源不胜枚举。

EMI是在电子设备中产生的不需要的响应;RFI则从属于EMI;EMP是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等或外部原因(闪电、核爆炸等引起,能耦合到任何导线上,如电源线和电话线等,而与这些导线相连的电子系统将受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路受到永久性损坏。

电磁干扰屏蔽方法

电磁干扰屏蔽方法

电磁干扰屏蔽方法电磁干扰是指由于电磁场的影响而影响电子设备系统的正常运行的电磁现象,它是一种大的电磁污染源。

电磁干扰可以影响电子设备的性能,也可以影响信号传输的正确性,造成数据传输出现错误,降低系统的运行精度。

因此,需要建立一种电磁干扰屏蔽系统,利用合理的屏蔽结构和材料,来有效地减少或避免干扰。

电磁干扰屏蔽有三种基本方法:屏蔽材料以及屏蔽结构、加电子屏蔽、加功率屏蔽(EMI)。

1、屏蔽材料和结构电磁屏蔽材料的作用是利用它的导电性及对磁场的影响来吸收、重组或反射作用于外界的电磁波,以起到电磁屏蔽的作用。

一般来说,电磁屏蔽材料是指金属结构体或含金属颗粒的绝缘材料以及金属网络或夹层结构体,根据耦合信号传导器的不同,一般来说,应选择合适的抗电磁波的屏蔽材料,如纤维布屏蔽材料、金属布屏蔽材料、全铝箔屏蔽材料、涤纶布屏蔽材料等。

2、电子屏蔽加电子屏蔽的方法有三种:首先是放置就近的设备,应该用来放置重置电容器,其次是添加陷波电路,用来抑制能量密集的脉冲,最后是利用继电器来进行转换。

加电子屏蔽后,可以大大减小外界干扰信号对电子设备的影响。

3、功率屏蔽功率屏蔽(EMI)是电气系统中最常用的一种屏蔽方法,它通过在设备之间添加一个额外的低电阻的电磁屏蔽层来减少电磁波的传播,从而有效地减少电磁干扰。

通常情况下,使用功率屏蔽的设备应被放置在屏蔽物体的外壳内,以避免外部电磁波的干扰。

在以上三种电磁干扰屏蔽方法当中,屏蔽材料最容易使用,且成本较低,但是效果有限。

而在某些现场环境中,有非常强烈的电磁干扰,那么屏蔽材料无法有效地抵消外界电磁干扰,只能使用电子或功率屏蔽。

此外,使用不同类型的屏蔽材料也有一定的要求,必须使用具有足够高的屏蔽效率的材料,以便提高电磁屏蔽的效果。

电磁干扰的屏蔽是一项非常重要的工作,由于外环境的干扰不断变化,在设计电磁干扰屏蔽系统时,应重点考虑合理的屏蔽结构、合适的屏蔽材料和有效的屏蔽方法。

总之,利用合理的电磁屏蔽技术和系统,可以有效地减少外界电磁干扰对设备的影响,从而提高系统的工作精度和可靠性。

什么是电磁干扰如何避免它对电路的影响

什么是电磁干扰如何避免它对电路的影响

什么是电磁干扰如何避免它对电路的影响电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)是指电磁波在工作环境中相互干扰,造成电路或设备正常运行的干扰现象。

它会导致电路信号的失真、传输错误以及设备的故障或性能下降。

为了避免电磁干扰对电路的影响,我们可以采取以下几种方法。

1. 屏蔽技术屏蔽技术是一种常用的抑制电磁干扰的方法。

通过在电路周围添加金属屏蔽罩或屏蔽壳,可以有效地阻隔外部电磁波的干扰。

同时,在电路布局设计中,应尽量减少敏感元件与干扰源之间的距离,避免信号受到干扰。

2. 地线设计良好的地线设计可以有效减少电磁干扰。

在电路设计中,应首先确保地线的连续性和稳定性,以提供最短的信号回路和最低的接地电阻。

同时,应避免地线回路与其他信号回路的交叉,减少互相干扰的可能性。

3. 滤波器滤波器是一种通过筛选电磁波频率,抑制不同频率干扰的装置。

可以根据不同的干扰频带,选择合适的滤波器进行安装。

滤波器可以将干扰信号滤除,使电路仅接收需要的信号。

4. 接地和屏蔽电缆使用符合标准的接地电缆和屏蔽电缆是减少电磁干扰的有效手段。

接地电缆能够将干扰信号引至地面,屏蔽电缆则能够在传输信号的同时阻挡外部干扰信号的进入。

5. 合理布局在电路设计中,合理布局是避免电磁干扰的关键。

应将敏感元件与干扰源、高功率元件相互隔离,避免它们之间互相干扰。

同时,尽量减少布线长度,缩短信号传输路径,可有效降低干扰的可能性。

6. 使用屏蔽材料在电路设计中使用屏蔽材料,如铁氧体、铜箔等,能够有效地吸收、反射或屏蔽外部电磁波,减少干扰的传输。

7. 电磁兼容测试在电路设计完成后,应进行电磁兼容测试。

通过测试和评估电路系统在电磁环境中的性能,可以发现潜在的干扰问题,并采取相应的措施加以解决。

同时,对电路中的关键元件和主要干扰源进行监测和分析,有助于提前预防和识别干扰问题。

综上所述,电磁干扰对电路的影响是不容忽视的。

通过合理设计布局、使用屏蔽技术和滤波器等措施,可以有效降低电磁干扰对电路的影响,保证电路的正常运行和稳定性。

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电磁干扰(EMI)抑制技术时间:2012-08-14 11:38:34 来源:作者:1 电磁干扰基本概念在复杂的电磁环境中,任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)而保持正常工作外,还不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰,该产品即具有电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)[1]。

21世纪将是信息爆炸的时代,信息的产生、传递、接收、处理和储存等都需要依赖电磁波作为载体。

广义地说,声波、无线电波、光波均可作为信息载体,因此,广义的电磁兼容性概念也应拓展到声、光、电的广阔领域。

电子及电气产品的电磁干扰发射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳、交/直流电源端口、信号线、控制线及地线而形成的。

按照EMI的传播方式,可将其分为电磁辐射干扰和电磁传导干扰两大类。

通常,辐射干扰出现在产品周围的媒体中,传导干扰则出现在各种导体中。

一般来说,通过外壳发射的电磁干扰,或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰,而通过其它导体发射和入侵的干扰属于传导干扰。

2 人类必须关注电磁兼容问题2.1 电磁环境不断恶化20世纪中叶以来,电子技术的迅猛发展,使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶,但是也给人们带来了一系列社会问题和环境问题。

家用电器、通信、计算机及信息设备、电动工具、航空、航天等工业、科技、医学等各个领域的自动控制、测量仪器以及电力电子系统等的广泛普及、应用,深入千家万户之中,使得电磁污染问题日益突出,而电子设备的高频化、数字化,干扰信号的能量密度增大,使有限空间内的电磁环境更为恶化。

1996年3月,日本SAPIO杂志公布了日本家用电器电磁辐射的检测结果(表1)。

瑞典等北欧三国于1993年所作的联合调查指出:人类长期受到2mG(毫高斯)以上的电磁辐射影响,患白血病的机会是正常人的2.1倍,患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍,其他疾病的发病概率也明显增加。

表1 家用电器电磁辐射检测结果(单位:mG)[2]2.2 电磁污染危害不浅电磁干扰和污染看不见、摸不着、听不到,因其无色、无味也无形,但它确实无处不在、危害不浅,威胁人体健康。

德国专家指出,电磁污染能影响对人体生物钟起作用的激素和传达神经信息的激素,还能破坏细胞膜;美国科学家的研究表明,电磁污染可直接杀伤人体细胞DNA,促使基因突变而致癌;英国曼彻斯特大学的研究表明,女性每天操作电脑6小时,其内分泌会发生紊乱,连续操作电脑4小时,会使视力下降、近视;加拿大渥太华总医院8名从事电视屏终端操作的妇女竟有7人次怀上畸形胎儿。

前苏联国际象棋特级大师尼古拉与一台超级电脑下棋时,连胜三局后突然死亡,其杀手就是电脑发射的电磁波。

1989年,日本一家工厂发生了机器人将一名维修工强行塞入机器中绞死的事故,调查证实是电磁干扰信号更改了机器人的程序所致。

今年我国山西一名旅客在飞机即将在北京机场降落时使用“大哥大”,导致飞机偏航而被判刑并处罚款,可见电磁污染就在你我身边。

2.3 EMC问题正在规范化EMC问题,实际上是电子、电气设备和系统的干扰和抗干扰问题。

一方面,电子设备和系统本身抗EMI能力要达到一定的标准,另一方面,它对周边的EMI必须限制在一定程度。

早在50年代,美国军方首先研究、制定了一些EMC标准,经过二十多年的大量研究,到80年代已形成军用MIL-F-15773无线电干扰总规范和民用FCC标准两大系列;德国制定了VDE标准,并被作为欧洲共同体EMC标准的基础,1993年已开始强制执行;日本和前苏联也相继制订了各自的EMC标准;韩国从1993年开始执行EMC国际标准。

我国于1998年起推行EMC标准(已发布47个),并从2000年1月1日起强制执行。

届时达不到EMC标准的电子产品包括家用电器将不准生产和销售,当然更无法进入欧美等国际市场。

2.4 信息安全不可忽视信息电子战将成为21世纪高技术战争的主要内容之一。

一方面,军事电子装备和作战武器帄台必须具有强有力的抗干扰性能和隐身性能;另一方面,自身的信号辐射、泄漏应尽可能降低,以保证军事信息的安全性。

此外,随着经济全球化进程的加速,大至一个国家,小至一个企业,经济信息的安全性也已经提高到十分重要的地位。

尤其是财政、金融、计划等要害部门更是如此。

为了改善人类的生活环境、提高人们的生存质量、发展经济、扩大出口、增强综合国力、实现科技强军,我们都应当十分关注EMC问题。

.3 EMI抑制技术的主要内容[3]3.1 抗EMI系统设计技术抗EMI系统设计技术是提高电子整机EMC性能的关键所在。

因此该技术又称为EMC 设计技术。

EMC设计的目的是使电子、电气产品在一定的电磁环境中能正常工作,既满足标准规定的抗干扰极限值要求,在受到一定的电磁干扰时,无性能降级或故障;又满足标准规定的电磁辐射极限值要求,对电磁环境不构成污染源。

因此,EMC是产品的重要性能之一,也是实现产品效能的重要保证。

EMC设计要从分析产品预期的电磁环境、干扰源、耦合途径和敏感部件入手,采用相应的技术措施,抑制干扰源、切断或削弱耦合途径,增强敏感部件的抗干扰能力等。

并进行计算机仿真和测试验证。

EMC设计技术包括系统设计、结构设计、材料和元器件的选取以及抗EMI元器件的使用等。

其中有源器件的选用十分关键。

EMC设计技术在产品设计的初级阶段就应十分重视,尽可能把80%~90%以上的问题解决在初级阶段。

一旦产品批量生产了,发现EMC问题再去解决,就会事倍功半。

3.2 EMI抑制材料技术3.2.1 屏蔽材料屏蔽就是利用材料的反射和/或吸收作用,以减少EMI辐射。

屏蔽材料的有效填置可减少或清除不必要的缝隙,抑制电磁耦合辐射,降低电磁泄漏和干扰。

具有较高导电、导磁性能的材料可作为电磁屏蔽材料,一般要求屏蔽性能达40~60dB。

目前常用的屏蔽材料有金属材料和高分子材料两大类。

金属材料按用途又可分为衬垫屏蔽材料和透气性屏蔽材料两种。

任何实用的机箱都会有缝隙,由于缝隙的导电不连续性,在该处即产生电磁泄漏。

解决的办法是在非永久性搭接处加电磁密封衬垫。

如金属丝网衬垫、导电橡胶衬垫、铍铜指形簧片、螺旋管衬垫及橡胶芯衬垫+金属丝网等。

任何机箱为了散热透气往往开有小孔,因此引发电磁泄漏,用金属丝网难以达到完全屏蔽效果,需采用波导窗、多层截止波导通风板和泡沫金属等以改善屏蔽效果。

由铜或镍及连通的空洞组成、空心金属骨架互连的三维网状结构金属泡沫作屏蔽材料,在10~100MHz范围内,屏蔽性能达90dB,且重量轻、体积小,是很有前途的屏蔽材料。

高分子材料主要包括导电塑料、导电涂料和表面导电材料,此外还有导电玻璃和导电膜片;与金属材料相比,它们具有重量轻、易成型、电阻率可调等特点。

导电塑料是将导电物质如碳黑、金属粉或金属纤维掺杂于树脂中制成,屏蔽性能可达30~80dB;导电涂料通常由Ag、Ni、Cu或C导电物质作填料,与合成树脂、溶剂和添加剂一起,涂覆于塑料表面形成固化膜,产生导电屏蔽效果,性能为20~60dB不等;表面导电屏蔽材料一般采用金属熔射、塑料电镀、真空蒸发、贴金属箔等手段,使绝缘材料表面形成导电层,镀层最薄为2~5μm,屏蔽性能可达45~120dB,甚至更高。

3.2.2 吸波材料吸波材料的主要功能是将干扰源所产生的电磁辐射能量转化为其它能量(主要是热能)而耗散掉。

根据损耗机理不同,可分为电阻型、电介质型和磁介质型三大类[4]。

电阻型吸波材料主要有碳精粉、石墨和SiC等,吸波能力主要取决于材料电阻率,由于这种材料吸收层厚度t与电磁波长λ成正比,通常t=0.6λ,故适合于高频段,若在100MHz 时应用,材料厚度需达1.8m。

电介质型吸波材料有BaTiO2、铁电陶瓷等高介电材料,能量衰减主要来自介电损耗,而介电损耗与频率依赖关系较强,故吸收频带窄,且成本高,应用受到一定限制。

磁介质型吸波材料主要为铁氧体,利用铁氧体独特的复数磁导率产生的磁损耗机理,吸收电磁波,成本低廉,所以目前应用最为广泛。

其中MnZn铁氧体EMI抑制材料主要用于低频,NiZn铁氧体EMI抑制材料主要用于高频,而羰基铁、铁基、镍基磁介质则可在大电流情况下应用,以解决铁氧体磁芯的磁饱和问题。

3.3 EMI抑制元器件技术3.3.1 有源器件的开发与应用开发和应用有源器件,要重点关注其电磁干扰发射和电磁敏感度这两项技术指标。

有源模拟器件的敏感度取决于灵敏度和带宽,而灵敏度以器件的固有噪声为基础;逻辑器件的灵敏度取决于直流噪声容限和噪声抗扰度。

有源器件有两种电磁发射源:传导干扰和辐射干扰。

传导干扰通过电源线、接地线和互连线进行传输,并随频率增高而增大;辐射干扰通过器件本身或连线向外发射,并随频率的帄方而增大。

瞬态地电流是上述两种干扰的初始源,良好接地和各种去耦方式是减小地电流的主要手段。

逻辑器件的翻转速度快,所占频谱越宽,因此,在保证功能的前提下,不可过分追求响应速度。

数字电路的干扰频谱很宽,是电子和电气设备中的重要干扰源,其电磁辐射可分为共模和差模两种形式。

工作频率越高,辐射能量就越大;信号电帄越高,辐射干扰就越强。

为了控制差模辐射,必须将印制电路板上信号线、电源线和它们的回线紧靠在一起,以减少回路面积;为了控制共模辐射,可使用栅网地线或帄面接地等良好接地方式,也可采用共模扼流圈。

.3.3.2 抗EMI器件的开发与应用具有良好屏蔽和接地措施的电子、电气产品,也仍然会有电磁干扰,此时应当合理选用抗EMI元器件。

抗EMI器件的种类很多,滤波是压缩干扰频谱的基本手段,抗EMI滤波器是EMC技术的基础元器件之一,功能独特、门类繁多,在此仅举几例。

(1) 信号线滤波器这是一类用于信号线的低通滤波器,用来滤除高频干扰成分。

主要有线路板滤波器、屏蔽壳体馈通滤波器和连接器滤波器、滤波器阵列板等,通常由EMI磁芯和电容器组成π型或L型滤波网络。

(2) EMI抑制器抗EMI铁氧体的重要参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。

μ可表示为复数,实数部分表征电感,虚数部分构成磁损耗。

其等效电路由电感L和电阻R组成,L、R均为频率的函数。

低频时R很小,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制;高频时R增大,电磁干扰被吸收并转换成热能。

这类EMI抑制器实际上也是一种低通滤波器,目前已被广泛用于印制板、电源线和信号线上,不但抑制高频干扰和尖峰干扰,也具有吸收静电放电脉冲的能力。

(3) 电源线滤波器电源线是电磁干扰出入电子、电气设备的主要通道,电源线滤波器只允许电源频率通过,高于电源频率的干扰信号将受到衰减和抑制。

由于火线、零线回路中的干扰为差模干扰,而火线、零线与地线回路中的干扰为共模干扰,电源线滤波器对这两种干扰信号的滤波器效果是不同的,所以往往需要区别对待。

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