摘要:本文全面地論述了電子設(shè)備的電磁兼容性問題。比較詳細(xì)地分析了干擾源、干擾的傳遞途徑,并介紹了有效抑制和防止干擾的各種措施及其原理。

　　電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用和發(fā)展,使它們?cè)谄渲車臻g產(chǎn)生的電磁場(chǎng)電平不斷增加。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,解決電子設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力是相當(dāng)必要和重要的。

　　1 電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備(或系統(tǒng))在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并且對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備不產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。

　　EMC的要求有兩方面:一是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值(不干擾其它電子產(chǎn)品);二是指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)。電磁兼容性(EMC)是一門關(guān)于抗電磁干擾(EMI)影響的科學(xué)?？刂坪拖姶鸥蓴_,使電子設(shè)備或系統(tǒng)與其它設(shè)備在一起工作時(shí),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(gè)基本要素

　　電磁干擾(EMI) 是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的電子噪音。

　　任何一個(gè)電磁干擾的發(fā)生三個(gè)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(duì)象的響應(yīng)。在電磁兼容性理論中把被干擾對(duì)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(gè)基本要素。

　　3 電磁干擾源的分類

　　電磁干擾是影響電子設(shè)備電磁兼容性的主要因素,其分類方法有多種,具體如下:

　　一般來說電磁干擾源分為兩大類:自然干擾源與和人為干擾源。

　　自然干擾源主要指于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲。它們是地球電磁環(huán)境的基本組成要素,又是對(duì)無(wú)線電通訊和空間技術(shù)造成干擾的干擾源。

　　人為干擾源是指有機(jī)電或其它人工裝置產(chǎn)生的電磁能量干擾,其中專門用來發(fā)射電磁能量的裝置稱為有意發(fā)射干擾源,如廣播、電視、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等無(wú)線電設(shè)備。另一部分是在完成自身功能的同時(shí)附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射稱為無(wú)意發(fā)射干擾源,如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動(dòng)機(jī)械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等等。

　　從電磁干擾屬性來分,可以分為功能型干擾源和非功能性干擾源。

　　功能性干擾源系指設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能過程中造成對(duì)其他設(shè)備的直接干擾;非說功能性干擾源是指用電裝置在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用,如開關(guān)閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電干擾。

　　從干擾信號(hào)的頻率范圍來分?？梢园迅蓴_源分為工頻與音頻干擾源(50Hz及其諧波)、甚低頻干擾源(30Hz以下)、載頻干擾源(10kHz~300kHz)、射頻及視頻干擾源(300kHz)、微波干擾源(300MHz~100GHz)。

　　從電子設(shè)備的內(nèi)外因素來分,可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。

　　內(nèi)部干擾是指電子設(shè)備內(nèi)部各元部件之間的相互干擾,包括以下幾種:

　　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(與工作頻率有關(guān));信號(hào)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;設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱,影響元件本身或其它元件的穩(wěn)定性造成的干擾;大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)、電場(chǎng)通過耦合影響其它部件造成的干擾。

　　外部干擾是指電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對(duì)線路、設(shè)備或系統(tǒng)的干擾,包括以下幾種:

　　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);外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),通過互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng);空間電磁波對(duì)電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾;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?cè)斐傻母蓴_;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(hào)的波長(zhǎng)又比被干擾的對(duì)象結(jié)構(gòu)尺寸小,或者干擾源與被干擾者之間的距離r>>λ/2π時(shí),則干擾信號(hào)可以認(rèn)為是輻射場(chǎng),它以平面電磁波形式向外輻射電磁場(chǎng)能量進(jìn)入被干擾對(duì)象的通路。

　　干擾信號(hào)以漏電和耦合形式,通過絕緣支承物等(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(hào)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(jì)的基本原理

　　5.1 接地

　　接地有三個(gè)作用:

　　接地使整個(gè)電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個(gè)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(chǎng)的干擾。機(jī)殼接地可以使得由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)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。

　　保證安全工作。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時(shí),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它原因直接與機(jī)殼相通時(shí),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。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(jī)殼等,必須用接地保護(hù)。

　　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(diǎn):

　　當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí),利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流,形成對(duì)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(shí),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(kuò)散到屏蔽的空間去。

　　在某些場(chǎng)合下,如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí),往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

　　5.3 其它抑制干擾方法

　　濾波。濾波是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平,對(duì)于干擾信號(hào)有良好的抑制能力,從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。

　　正確選用無(wú)源元件。元件本身可能就是一個(gè)干擾源,因此正確選用無(wú)源元件非常重要。有時(shí)也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。

　　總之,保證設(shè)備的電磁兼容性是一項(xiàng)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。 (山西電子技術(shù))