電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計及實踐教程課件

第8章設(shè)計中的工程問題本章導讀

本章針對實際設(shè)計中的工程問題進行了全面介紹，對電子產(chǎn)品的使用要求、生產(chǎn)要求、氣候防護、抗干擾設(shè)計、可靠性設(shè)計等均作了深入探討。通過本章的學習，了解產(chǎn)品設(shè)計中各項因素的影響，學會綜合考慮問題，掌握解決實際問題的原則和方法。第8章設(shè)計中的工程問題本章導讀

本章針對實1在完成了一件電子產(chǎn)品的方案設(shè)計與電路設(shè)計后，接下來的工作是產(chǎn)品試制和生產(chǎn)。一件電子產(chǎn)品，除需要達到預期的各項功能、指標外，還涉及到其他若干工程技術(shù)問題，如電磁兼容、可靠性等問題。實際上，這也是系統(tǒng)其他方面的性能指標。涉及到的主要內(nèi)容有：連接電路、測試功能與指標，部件與整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及在所需工作條件下作運行試驗等。這期間會遇到與計算機仿真模擬結(jié)果不一致的許多問題，往往要對原方案及電路設(shè)計不斷作出修改，還要更多考慮到電子產(chǎn)品在以后付諸生產(chǎn)制造時所面臨的各種工藝技術(shù)問題，乃至日后的使用維護、市場營銷等諸多問題。因此可以說，電子產(chǎn)品的工程實現(xiàn)階段，是處在承前啟后的中間地位，是一個理論與實踐相結(jié)合的實踐環(huán)節(jié)。工程實現(xiàn)的過程涉及較廣的知識面，其最終質(zhì)量，相當大的程度上依賴于研制者的經(jīng)驗、技巧，必須在工程實踐中不斷學習、總結(jié)與積累。

制造電子產(chǎn)品的出發(fā)點是基于用戶的需要。顯然，電子產(chǎn)品除了在滿足技術(shù)性能指標的要求下能正常而可靠地工作外，在設(shè)計和制造電子產(chǎn)品時還應滿足以下基本要求。在完成了一件電子產(chǎn)品的方案設(shè)計與電路設(shè)計后，接下來的工作是產(chǎn)28.1電子產(chǎn)品的使用要求8.1.1體積和重量

在眾多的工業(yè)產(chǎn)品中，電子產(chǎn)品之所以迅猛發(fā)展，并得到廣泛的使用，其重要原因之一，便是體積小、重量輕。因此減小電子產(chǎn)品的體積和重量，具有非常重要的意義。在某些情況下，產(chǎn)品的體積和重量起著決定性的作用。例如軍用電子設(shè)備，減小其體積和重量就直接影響著部隊的戰(zhàn)斗力和裝備使用的靈活性，同時對減少戰(zhàn)士體力消耗，提高戰(zhàn)斗力有著重要的戰(zhàn)術(shù)意義。從生產(chǎn)角度考慮也有著不可忽視的經(jīng)濟意義。具體來說有以下幾點：

1.產(chǎn)品的用途對體積重量的要求

產(chǎn)品的不同用途提出了不同的要求。如普通電子設(shè)備要求相對較低，而精工檢測設(shè)備則要求較嚴；對固定不動的產(chǎn)品不成問題，對便攜移動的產(chǎn)品則非考慮不可。例如人造衛(wèi)星上用的電子設(shè)備，其體積重量有極嚴格的要求，任何一部分體積增大，就意味著減少其它設(shè)備的體積。衛(wèi)星的重量每增加1㎏，火箭的燃料就多耗費數(shù)噸。8.1電子產(chǎn)品的使用要求8.1.1體積和重量

在眾多的32.運載工具對產(chǎn)品體積重量的要求

由于安裝各種設(shè)備的空間有限和操縱控制的需要，各種運載工具如汽車、坦克、飛機、火箭、艦船等，對電子產(chǎn)品的體積重量有較嚴格的要求。一般說來，航空設(shè)備要求最高，其次是各種車輛，再次是各種艦船。飛行器機艙容積有限，所用的各種電子設(shè)備，往往都將分機或部件的體積重量盡可能做得很小，僅把設(shè)備的控制和指示部分安裝在飛行員的座艙內(nèi)，其它部分則安裝在飛機的各個部位，各部分之間用電纜連接。汽車、坦克用的電子設(shè)備的體積要求和空用相似，重量要求則可放寬。艦船則要求更寬。

3.機械負荷對體積重量的要求

電子產(chǎn)品工作時，可能會受到各種機械因素的影響。為了減少沖擊、碰撞、振動和加速度的破壞作用，減少其體積重量會收到良好的效果。因為當重量減少時其質(zhì)量也將減小，如果施加的加速度一定，則對產(chǎn)品的破壞力就會減小。

4.經(jīng)濟因素對體積重量的要求

減少電子產(chǎn)品的體積和重量，對節(jié)省原材料消耗和降低生產(chǎn)費用意義重大，其中的道理是非常明顯的。對于生產(chǎn)批量很大的產(chǎn)品，即使產(chǎn)品的體積重量減少很少的一點，其在生產(chǎn)中所降低的費用，也是相當可觀的。2.運載工具對產(chǎn)品體積重量的要求

由于安裝各種設(shè)備的空間有4各種因素對電子產(chǎn)品體積重量的要求，已如前述。為使電子產(chǎn)品能夠滿足這些要求，則對表征產(chǎn)品體積重量的指標進行深入地探討是很有必要的。有關(guān)指標如下：（1）平均比重產(chǎn)品的總重量與體積之比，稱為產(chǎn)品的平均比重。

（2）體積填充系數(shù)它表示電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的緊湊度。定義為：產(chǎn)品內(nèi)全部零部件、元器件的體積總和與機箱（殼）內(nèi)部容積的比值。

電子產(chǎn)品的平均比重對結(jié)構(gòu)設(shè)計有直接的影響。當平均比重為0．5㎏/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計不會遇到很大困難；當平均比重為1.5～1.7㎏/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要精心安排;當平均比重為2～2.2㎏/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要應用特殊材料(如高強度輕金屬合金)、高穩(wěn)定元器件和采用新工藝、新結(jié)構(gòu)（如多層印制電路板、集成電路和微型元器件等）；當平均比重達到2．5㎏/dm3時，結(jié)構(gòu)設(shè)計將很困難。

隨著電子產(chǎn)品的平均比重增大，產(chǎn)品的體積填充系數(shù)也會提高。目前，一般的電子產(chǎn)品的體積填充系數(shù)為0．1～0．25；結(jié)構(gòu)比較緊湊的電子產(chǎn)品（如采用多層印制電路板和超小型化元器件的產(chǎn)品），其體積填充系數(shù)為0．25～0．4；采用灌封電路的產(chǎn)品，其體積填充系數(shù)可達0．6。各種因素對電子產(chǎn)品體積重量的要求，已如前述。為使電子產(chǎn)品能夠5電子產(chǎn)品的緊湊的程度通過平均比重和體積的填充系數(shù)來體現(xiàn)。平均比重越高，體積填充系數(shù)越大，則產(chǎn)品的緊湊性越高?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品都希望有較高的緊湊性。但追求緊湊性會產(chǎn)生一系列矛盾，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）電子產(chǎn)品溫升限制。絕大多數(shù)產(chǎn)品（尤其是大功率設(shè)備）提高緊湊性時遇到的最大困難是溫升問題。如果產(chǎn)品的平均比重增大，則單位體積發(fā)熱量增加。為了保證產(chǎn)品能正常工作，就需要采用一套冷卻系統(tǒng)，而冷卻系統(tǒng)本身也具有一定的體積和重量，這樣反而提高了產(chǎn)品的總體積和總重量。

（2）產(chǎn)品性能穩(wěn)定程度。隨著緊湊性提高，元器件間距變小，將會導致性能不穩(wěn)，尤其是超高頻和高壓設(shè)備，由于分布電容增大，容易產(chǎn)生自激和脈沖波形變壞。由于元器件之間距離小，還容易產(chǎn)生短路和擊穿。

（3）組裝維修不便。隨著平均比重和體積填充系數(shù)增大，給生產(chǎn)時的裝配和使用時的維護修理帶來一定的困難，降低了設(shè)備的可靠性。

（4）成本上升。緊湊性高的產(chǎn)品，在整機結(jié)構(gòu)方面要求有較高的零件加工精度和裝配精度，因而提高了產(chǎn)品成本。電子產(chǎn)品的緊湊的程度通過平均比重和體積的填充系數(shù)來體現(xiàn)。平均68.1.2操作與控制電子產(chǎn)品在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須全面考慮操作性能如何，控制是否方便，這將直接影響到產(chǎn)品的可靠性和用戶的滿意度。

對電子產(chǎn)品的操作與控制方面的要求，隨具體產(chǎn)品的不同和使用場所的不同而變化。原則上有如下幾點值得注意：

1）為使用者創(chuàng)造良好的工作條件。例如，產(chǎn)品不會產(chǎn)生令人厭惡噪聲，而且色彩調(diào)和給人以好感，其安裝位置適當，令使用者精神安寧、注意力集中，從而提高工作質(zhì)量。

2）設(shè)備操作簡單，能很快進入工作狀態(tài)，不需要很熟練的操作技術(shù)。

3）產(chǎn)品安全可靠，保險裝置齊備。當使用者發(fā)生誤操作時，不會損壞設(shè)備，更不能危及人身安全。

4）控制機構(gòu)輕便，盡可能減少使用者的體力消耗。讀數(shù)識別與指示系統(tǒng)清晰，便于觀察，且長時間觀察也不易疲勞，不會損傷視力。8.1.2操作與控制電子產(chǎn)品在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須全面考慮操78.1.3產(chǎn)品維護電子產(chǎn)品一般屬于耐用消費品，使用過程中維護修理是否方便，也是衡量產(chǎn)品性能的一個重要方面。尤其是軍用產(chǎn)品更是如此。所以在產(chǎn)品設(shè)計時，必須充分考慮維護修理要求。從維護方便的角度出發(fā)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了以下要求：

（1）在發(fā)生故障時，便于打開維修或能迅速更換備用件。如采用插入式和折疊式結(jié)構(gòu)，快速裝拆結(jié)構(gòu)，以及可換部件式結(jié)構(gòu)等。

（2）可調(diào)元件、測試點應布置在設(shè)備的同一面；經(jīng)常更換的元器件應布置在易于裝拆的部位；對于電路單元應盡可能采用印制板并用接插件與系統(tǒng)聯(lián)接。

（3）元器件的組裝密度不宜過大，即體積填充系統(tǒng)在可能的條件下應取低一些（一般最好不超過0．3），以保證元器件間有足夠的空間，便于裝拆和維修。

（4）設(shè)備應具有過負荷保護裝置（如過流、過壓保護），危險和高壓處應有警告標志和自動安全保護裝置（如高壓自動斷路門開關(guān)）等，以確保維修者安全。

（5）設(shè)備最好具備監(jiān)測裝置和故障預警裝置，能使使用者盡早地發(fā)現(xiàn)故障或預測失效元器件，及時更換維修，以縮短維修時間，并防止大故障出現(xiàn)。8.1.3產(chǎn)品維護電子產(chǎn)品一般屬于耐用消費品，使用過程中維88.2電子產(chǎn)品的生產(chǎn)要求8.2.1電子產(chǎn)品的生產(chǎn)條件

電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指產(chǎn)品從研制、開發(fā)到推出的全過程。該過程包括設(shè)計、試制和批量生產(chǎn)等三個主要階段。企業(yè)的設(shè)備情況，技術(shù)和工藝水平，生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期，以及生產(chǎn)管理水平等因素，都屬于生產(chǎn)條件。產(chǎn)品如要順利地投產(chǎn)，必須滿足生產(chǎn)條件對它的要求，否則，就不可能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，甚至根本無法投產(chǎn)。

1.設(shè)計時應考慮的因素：

1)企業(yè)的設(shè)備情況電子產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)應該具備與所生產(chǎn)的產(chǎn)品相配套的、完善的儀器設(shè)備，以便于產(chǎn)品的研制開發(fā)和批量生產(chǎn)。

2)技術(shù)和工藝水平生產(chǎn)企業(yè)需配備相關(guān)的技術(shù)研究人才，能夠根據(jù)產(chǎn)品的不同特點、需方的不同要求，研制、開發(fā)產(chǎn)品，完善產(chǎn)品的性能；還應具有相當?shù)墓に囁剑軌蚋鶕?jù)設(shè)計要求，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。8.2電子產(chǎn)品的生產(chǎn)要求8.2.1電子產(chǎn)品的生產(chǎn)條件

93)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期產(chǎn)品定型后，要進入成批生產(chǎn)階段。生產(chǎn)企業(yè)應具有配套的儀器設(shè)備、加工材料、熟練的技術(shù)工人和完備的生產(chǎn)程序，生產(chǎn)出符合設(shè)計要求的合格產(chǎn)品；同時合理安排各工序，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

4)生產(chǎn)管理水平在電子產(chǎn)品的制造過程中，科學的管理已成為第一要素。管理不善將出現(xiàn)生產(chǎn)混亂、浪費嚴重、工序時間拉長，導致生產(chǎn)效率降低，生產(chǎn)成本上升；管理落后，將使產(chǎn)品質(zhì)量下降，劣質(zhì)產(chǎn)品充斥市場，破壞企業(yè)形象，最終導致企業(yè)破產(chǎn)。2.對材料的基本要求

任何電子產(chǎn)品在它研制完成之后，都要投入生產(chǎn)。電子產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，對電子元器件等材料的基本要求如下：

（1）產(chǎn)品中的零部件、元器件，其品種和規(guī)格應盡可能地少，盡量使用由專業(yè)廠生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品。因為這樣便于生產(chǎn)管理，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并降低成本。

（2）產(chǎn)品中的零部件、元器件及其各種技術(shù)參數(shù)、形狀、尺寸等，應最大限度的標準化和規(guī)格化。還應盡可能采用生產(chǎn)廠以前曾經(jīng)生產(chǎn)過的零部件，充分利用生產(chǎn)廠的先進經(jīng)驗，使產(chǎn)品具有繼承性。3)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期產(chǎn)品定型后，要進入成批生產(chǎn)階段。生10（3）產(chǎn)品所使用的原材料，其品種規(guī)格越少越好，應盡可能少用或不用貴重材料，立足于使用國產(chǎn)材料和來源多、價格低的材料。

（4）產(chǎn)品中的機械零部件，必須有較好地結(jié)構(gòu)工藝性，能夠采用先進的工藝方法和流程。原材料消耗低，加工時間短，例如零件的結(jié)構(gòu)、尺寸和形狀便于實現(xiàn)工序自動化。以無屑加工代替切削加工。提高沖制件、壓塑件的數(shù)量和比例，等等。

（5）產(chǎn)品（含零部件）的加工精度要與技術(shù)條件要求相適應，不允許無根據(jù)地追求高精度。在滿足產(chǎn)品性能指標的前提下，其精度等級應盡可能的低，裝配也應盡可能簡易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，同時也便于自動流水線生產(chǎn)。（3）產(chǎn)品所使用的原材料，其品種規(guī)格越少越好，應盡可能少用或118.2.2電子產(chǎn)品的經(jīng)濟性電子產(chǎn)品的經(jīng)濟性主要包括兩方面的內(nèi)容：生產(chǎn)經(jīng)濟性和使用經(jīng)濟性。

生產(chǎn)經(jīng)濟性是指生產(chǎn)成本。它包括生產(chǎn)準備費用、原材料和輔助材料費用、工資和附加費用、管理費用等。

使用經(jīng)濟性包括產(chǎn)品在使用、貯存和運輸過程中所消耗的費用。其中維修費所占的比例最大，電源費次之。

為了提高產(chǎn)品的經(jīng)濟性，在設(shè)計階段就應充分考慮以下幾個方面：

（1）正確制定設(shè)計方案，研究產(chǎn)品與部件的技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)，研討和保證產(chǎn)品性能和使用條件，這是產(chǎn)品經(jīng)濟性的首要環(huán)節(jié)。

（2）根據(jù)產(chǎn)量確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)類型。產(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)批量的規(guī)模，生產(chǎn)批量不同，其生產(chǎn)方式類型也不同，因而其生產(chǎn)經(jīng)濟性也不同。

（3）運用價值工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟的生產(chǎn)方法設(shè)計零部件，在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下，選用最經(jīng)濟合理的原材料和元器件，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

（4）全面構(gòu)思，周密設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低產(chǎn)品的維修費用和使用費用。8.2.2電子產(chǎn)品的經(jīng)濟性電子產(chǎn)品的經(jīng)濟性主要包括兩方面的128.3電子產(chǎn)品的散熱電子產(chǎn)品工作時的輸出功率往往只占設(shè)備輸入功率的一部分，其功率損失一般都以熱能形式散發(fā)出來。實際上電子產(chǎn)品內(nèi)部任何具有實際電阻的載流元器件都是一個熱源。尤其是一些耗散功率較大的元器件，如變壓器、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，電子產(chǎn)品的溫度與周圍的環(huán)境溫度也有密切的聯(lián)系。當環(huán)境溫度較高時，電子產(chǎn)品工作時所產(chǎn)生的熱能就難以散發(fā)出去，將使產(chǎn)品溫升提高。由于產(chǎn)品內(nèi)的元器件都有一定的工作溫度范圍，若超過其極限溫度，就將到引起產(chǎn)品工作環(huán)境的改變，縮短使用壽命，甚至損壞。

電子產(chǎn)品的熱設(shè)計，就是根據(jù)傳熱學的基本原理，采取各種散熱手段，使產(chǎn)品的工作溫度不超過其極限溫度，從而保證電子產(chǎn)品在預定的環(huán)境條件下穩(wěn)定可靠地工作。8.3電子產(chǎn)品的散熱電子產(chǎn)品工作時的輸出功率往往只占設(shè)備138.3.1工作溫度的影響1.溫度對變壓器、扼流圈的影響

一般變壓器、扼流圈的允許溫度應低于95℃。溫度過高對這兩類元件的影響，除降低其使用壽命外，絕緣材料的性能也將下降。

2.溫度對半導體器件的影響

溫度對半導體器件影響最為顯著，過高的溫度會使器件的工作點發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、噪聲增大、信號失真，嚴重時引起熱擊穿。因此，通常半導體器件的工作溫度不能過高，如鍺管不超過70～100℃；硅管不超過150～200℃。

3.溫度對電阻器的影響

電阻器在溫度升高后會出現(xiàn)使用功率下降，導致其壽命降低。如RTX型碳膜電阻，當環(huán)境溫度為40℃時，允許的使用功率為標稱值的100%；環(huán)境溫度增至100℃時，允許使用功率僅為標稱值的20%。

另外，溫度過高能使熱噪聲增大。溫度變化同樣會使其阻值變化，溫度每升高或降低10℃，其阻值大約變化1%。8.3.1工作溫度的影響1.溫度對變壓器、扼流圈的影響

144.溫度對電容器的影響

溫度對電容器的影響主要是降低其使用壽命。通常認為，在超過規(guī)定允許溫度下工作時，溫度每升高10℃壽命降低一半。此外，溫度的變化也會引起電容量、功率因素等參數(shù)的變化。

5.溫度對電子管的影響

電子管的玻璃殼溫度不得超過150～200℃。過高的溫度使電子管內(nèi)的吸氣劑、各個電極和玻璃殼排放氣體，使電子管的真空度下降，影響其工作性能。此外，高溫會使玻璃殼產(chǎn)生熱應力而損壞，使管內(nèi)的氣體電離，電離后的離子將轟擊陰極，破壞其涂覆層，導致發(fā)射率下降，加速老化，降低壽命。

電子設(shè)備工作時的極限溫度應以元器件的最低極限溫度來要求?？紤]到設(shè)備的環(huán)境溫度一般為－40～+50℃，所以電子設(shè)備工作時，機內(nèi)的溫度一般不超過50～80℃。

表8-１列出了常用元器件表面的允許溫度值。4.溫度對電容器的影響

溫度對電容器的影響主要是降低其使用15表8-１常用元器件的允許溫度元件名稱允許溫度（℃）元件名稱允許溫度（℃）碳膜電阻120薄膜電容60-130碳質(zhì)電阻150陶瓷電容80-85金屬膜電阻100鍺晶體管70-100涂釉線繞電阻225硅晶體管150-200印刷電阻85硒整流器75-85鋁質(zhì)電解電容60-85電子管150-200電介質(zhì)電容60-85變壓器95云母電容70-120扼流圈95表8-１常用元器件的允許溫度元件名稱允許溫度（℃）元件168.3.2熱的傳導方式熱能總是自發(fā)的從高溫物體向低溫物體傳播，熱能的傳播有三種基本方式：傳導、對流和輻射。這三種方式往往同時存在，在考慮電子設(shè)備的散熱時，可根據(jù)具體情況只考慮其中一種或兩種主要的，而忽略其次要的。

1.熱傳導

熱傳導是指熱量由物體內(nèi)部某一部分傳遞到另一部分，或是兩物體相互接觸時，由一個物體傳給另一個物體。熱量是度量熱能大小的物理量。熱量由熱端（高溫）向冷端（低溫）傳遞。

導熱系數(shù)λ是一個表示材料導熱能力的物理量。不同材料有不同的導熱系數(shù)。導熱系數(shù)越大，說明物體導熱性能越好。通常把λ值小于0．23kJ/(m·h·℃)的材料稱為絕熱材料。一些常用材料的導熱系數(shù)列于表8-2中。8.3.2熱的傳導方式熱能總是自發(fā)的從高溫物體向低溫物體傳17利用熱傳導散熱的主要措施有:

(1)選用導熱系數(shù)大的材料制造導熱零件,可降低熱阻。如用銅或鋁等材料作散熱器。

(2)擴大熱傳導零件間的接觸面積和壓力,接觸面應光滑平整。也可在兩接觸面間涂硅脂,或墊入軟金屬箔,如銦片、銅箔等措施以降低接觸熱阻。

（3）盡量縮短熱傳導路徑。導熱路徑中不應有絕熱或隔熱元件。表8-2常用材料的導熱系數(shù)λ材料名稱試驗溫度（℃）導熱系數(shù)kJ/(m·h·℃)材料名稱試驗溫度（℃）導熱系數(shù)kJ/(m·h·℃)銀（99．9%）20407氧化鈹20208-225銅20372陶瓷基片2012．5-29．2鋁（純）20203石英玻璃201．3鋁合金20164云母200．5黃銅2099尼龍200．17-0．24碳素鋼2053水200．6焊錫2033空氣200．026利用熱傳導散熱的主要措施有:

(1)選用導熱系數(shù)大的材料制182.熱對流

熱對流是指在氣體或液體中，由于存在溫度差、密度差和壓力差而流動進行的熱量傳遞。對流有自然對流和強迫對流。熱交換發(fā)生流體（氣體或液體）與高溫物體（固體）之間時，熱傳導與對流同時存在，這種情況稱為對流換熱。

（1）自然對流與強迫對流

由于流體運動的原因不同，可分為自然對流和強迫對流兩種熱對流。

①自然對流：自然對流是由于冷熱流體的密度不同而引起介質(zhì)自然運動。如空氣的對流是因空氣受熱后體積膨脹，故其密度和比重都要降低，形成了自然對流循環(huán)。

②強迫對流：強迫對流是受機械力的作用（如風力，鼓風機，水泵等）促使流體運動，使流體高速地掠過發(fā)熱物體（或高溫物體）表面。

（2）利用對流散熱主要措施

①加大溫差，即降低物體周圍對流介質(zhì)的溫度。

②加大散熱面積，采取有利于對流散熱的散熱器和安裝位置。如將散熱器制成肋片、直尾形和叉指形等。

③加大對流介質(zhì)的流動速度，選擇有利于對流換熱的流體介質(zhì)，以帶走更多的熱量。如強迫對流比自然對流的速度高，水比空氣的對流散熱能力強。2.熱對流

熱對流是指在氣體或液體中，由于存在溫度差、密度193.熱輻射

熱輻射是熱能以電磁波（紅外波段）的形式向外界輻射，傳給另一個物體。任何物體都在不斷地輻射能量，輻射能射向其它物體后，一般總是部分地被吸收，一部分被反射，另一部分穿透該物體。物體所吸收的那部分能量又輻射到另外物體上，也同樣發(fā)生吸收、反射和穿透過程。這種能量之間互變現(xiàn)象（熱能→輻射→熱能），就是輻射換熱的過程。一個物體在熱輻射過程中是放熱還是吸熱，決定于該物體在同一時間內(nèi)放射和吸收輻射能之差。輻射能量的大小與物體溫度的四次方成正比。

利用熱輻射來散熱的主要措施有：

（1）在零部件或散熱片上涂覆黑色或有色粗糙的漆，以增強輻射能力。對熱敏感元件的表面應做成光亮的表面，以減小吸收輻射熱。

（2）加大輻射體的表面積。

（3）加大輻射體與周圍環(huán)境的溫差。3.熱輻射

熱輻射是熱能以電磁波（紅外波段）的形式向外界輻208.3.3整機的散熱與防熱散熱就是利用熱的傳導、對流和輻射，把電子產(chǎn)品內(nèi)的熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。電子產(chǎn)品常用的散熱方法有：自然散熱，強制風冷，液體冷卻，蒸發(fā)冷卻，半導體制冷，熱管傳熱等。絕大部分熱功率密度不大的電子設(shè)備，一般都采用自然散熱及強迫通風散熱。自然散熱是指不用外部冷卻手段，而是利用發(fā)熱元件、器件或整機與周圍環(huán)境之間的熱傳導、對流及輻射進行散熱。強制風冷是利用風機進行鼓風或抽風，以提高設(shè)備內(nèi)空氣流動的速度，達到散熱目的。

一般情況下，電子產(chǎn)品的自然散熱有兩種熱流途徑：

（1）在封閉式機箱（如圖8-１（a）所示）里，首先，電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱量是通過對流、輻射和傳導等傳向機殼，然后再由機殼通過對流和輻射將熱量散發(fā)到周圍空氣中去，從而使設(shè)備達到冷卻的目的。8.3.3整機的散熱與防熱散熱就是利用熱的傳導、對流和輻射21（2）對于敞開式機箱（如圖8-１（b）所示）而言，電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱量，一方面通過傳導和輻射給機箱外殼；另一方面，由于機箱外殼開有通風孔，通過機箱內(nèi)外空氣對流和機箱外殼外表面的熱輻射將熱量傳到周圍空氣中去。

通過上述分析可以看出，要改善電子產(chǎn)品的自然散熱效果，必須從兩方面來考慮：一方面是改善產(chǎn)品內(nèi)部的電子元器件向機殼的傳熱能力；另一方面是提高機殼向外界的熱傳遞能力。（2）對于敞開式機箱（如圖8-１（b）所示）而言，電子產(chǎn)品內(nèi)221.機箱（殼）的散熱設(shè)計

電子產(chǎn)品的機箱在自然散熱中起著重要作用。它接受設(shè)備內(nèi)部熱量，并將其散發(fā)到周圍空間中去，散熱設(shè)計應從以下幾方面考慮：

（1）機殼的材料導熱性能要好，以加強機箱內(nèi)外表面的熱傳導。可選擇導熱性好的金屬（如用鋁合金）材料來做機殼，這是因為機殼內(nèi)部的熱量可以通過內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件傳導給機殼，再由機殼以熱輻射和熱對流的形式傳給周圍空間。

（2）合理設(shè)計機殼表面的形狀，增強熱輻射能力。為了提高機殼的熱輻射能力，宜采用粗糙表面，并涂覆無光澤漆，其色彩可根據(jù)需要選擇。例如黑色皺紋漆，其熱輻射效果最好。

（3）開通風孔，加強對流散熱能力。在機殼上合理地開通風孔，可以顯著地加強氣流的對流換熱作用。通風孔的位置可開在機殼的頂部和底部及兩側(cè)面。兩側(cè)通風孔的位置應注意防止氣流短路而影響散熱效果。通風孔的位置一定要對準發(fā)熱元件，使冷空氣起到直接冷卻元件的作用。通風口的進出口開在溫差最大的兩處，并且進風口要盡量低，出風口盡量高。1.機箱（殼）的散熱設(shè)計

電子產(chǎn)品的機箱在自然散熱中起著重23圖8-2所示的是常見的幾種通風孔的形式。冷空氣經(jīng)過機殼下部的通風孔進入機箱，經(jīng)發(fā)熱元件吸收熱量，被加熱后的空氣通過機殼上部的通風孔流出，如此循環(huán)，達到散熱的目的。圖8-2（a）所示之孔為沖壓而成，制造簡單，但灰塵容易進入設(shè)備內(nèi)部。在孔比較大時，可用金屬絲紡織的網(wǎng)格蓋住，而金屬網(wǎng)用框子固定在外殼孔的邊緣上，如圖8-2（b）所示。沖制百葉窗是目前應用最廣泛的一種，如圖8-2（c）所示。因為百葉窗可以防止灰塵直接落入設(shè)備內(nèi)，并且可以提高機殼的強度。圖8-2所示的是常見的幾種通風孔的形式。冷空氣經(jīng)過機殼下部的242.產(chǎn)品內(nèi)部電子元器件的散熱

電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱源主要是一些發(fā)熱電子元器件，如變壓器、扼流圈、電阻、電子管、晶體管、可控硅以及集成電路等。（1）變壓器變壓器主要靠傳導散熱。如果變壓器不加屏蔽罩，則鐵芯與支架、支架與固定面應有良好的接觸，使其熱阻最小。對于加屏蔽罩的變壓器，除要求外罩與固定面良好接觸外，可將變壓器在固定面上用支架墊高，并在底板上開通風孔，使氣流形成對流，如圖8-3所示。（2）電阻電阻的溫度與其型式、尺寸、功率損耗、安裝位置以及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。電阻一般是通過固定連接片或引線兩端的傳導以及本身的的輻射、對流進行散熱的。電阻表面常涂覆無光澤的粗糙漆，放置的位置應便于對流散熱，并加大與其他元件之間的距離。2.產(chǎn)品內(nèi)部電子元器件的散熱

電子產(chǎn)品內(nèi)部的熱源主要是一些25（3）晶體管對于功率小于100mW的晶體管，一般可不加散熱器，靠其管殼及本身引線的對流、輻射和傳導散熱。至于大功率晶體管則應采用散熱器。（4）電子管不帶屏蔽罩的電子管，其傳熱的主要方式是對流和輻射，而導熱是次要的。帶屏蔽罩的電子管散熱條件要差些，一般在罩的頂部開孔作為出風口，在罩的下部與玻璃殼間有氣隙孔作為進風口，形成自然對流，使管子散熱。（5）集成電路對于一般集成電路的散熱，主要依靠其外殼及引出線的對流、輻射和傳導散熱。如圖8-4所示。當集成電路的熱流密度超過0．6W/cm2時，應裝散熱裝置，以減小管殼與周圍環(huán)境的熱阻。（3）晶體管對于功率小于100mW的晶體管，一般可不加散263.防熱措施

1）合理布置元器件

（1）在布置元器件時，元器件與元器件間、元器件和結(jié)構(gòu)件之間應保持一定距離，以利空氣的流動，增強對流傳熱。一般可參考下面幾種關(guān)系：

①對鄰近的兩垂直發(fā)熱表面，如圖8-5（a），d/L=0．25；

②對鄰近的垂直發(fā)熱表面與冷表面，如圖8-5（b），dmin=2．5mm；

③對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的上表面之間；如圖8-5(c)，d/D=0．85；3.防熱措施

1）合理布置元器件

（1）在布置元器件時，元27④對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的垂直表面之間，如圖8-5(d)，d/D=0．7；

⑤對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的水平平底面之間，如圖8-5(e)，d/D=0．65。（2）在印制板上安裝各種半導體器件時，應注意將功率大、發(fā)熱量大的晶體管和集成電路放在氣流的上游（入口處），將功率小、發(fā)熱量小的晶體管和集成電路和在氣流的下游（出口處），這樣可使整個印制板上元件的溫度較為均勻。

（3）在布置元器件時應將不耐熱的元件（如電解電容器）放在氣流的上游，而將本身發(fā)熱又耐熱的元件如電阻、變壓器等放在氣流的下游。

（4）對熱敏感元件，在結(jié)構(gòu)上可采用“熱屏蔽”方法來解決，如圖8-6所示，采用熱屏蔽能使設(shè)備內(nèi)部造成溫差，形成熱區(qū)和冷區(qū)。④對鄰近的水平發(fā)熱圓柱體和冷的垂直表面之間，如圖8-5(d)282）合理安排印制板

對印制板的位置排列，如設(shè)備內(nèi)只安排一塊印制板，無論印制板水平放置還是垂直放置，其元器件溫升區(qū)別不大。如設(shè)備內(nèi)安排幾塊或幾十塊印制板，這時應垂直并列安裝，每塊印制板之間的配置間隔保持30mm以上，以利于自然對流散熱。

為了提高印制電路板的散熱能力，可在印制板和元器件之間設(shè)置導熱條，以強化傳導散熱。圖8-7是在集成電路的主體墊上銅或鋁的帶狀導熱條，以減小管殼與周圍環(huán)境的熱阻。也可在多層印制板的表面留出較寬的條形銅箔作為導熱用。為了降低元件與導熱條之間的熱阻，可在其接觸面間涂覆硅脂。2）合理安排印制板

對印制板的位置排列，如設(shè)備內(nèi)只安排一293）合理安排機箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)件

（1）應合理地布置機箱進出風口的位置，盡量增大進出風口之間的距離和它們的高度差，以增強自然對流。圖8-8（a）表示進出風口位置不當，有一部分空間不能內(nèi)外對流，使局部散熱不好。

（2）對于大面積的元器件應特別注意其放置位置，如機箱底的底板、隔熱板、屏蔽板等。若位置安排不合理，可能阻礙或阻斷自然對流的氣流。圖8-8（b）所示為固定印制板電路板采用的“空格式”結(jié)構(gòu)，用金屬條支持印制板插座，具有流動阻力小，機械強度高等優(yōu)點。而圖8-8（c）為大面積底板擋住了機箱底部的通風孔，使空氣不得不拐彎并流過較長的路徑，這對自然對流很不利。3）合理安排機箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)件

（1）應合理地布置機箱進出風口的304.強制風冷

強制風冷是利用風機進行抽風或鼓風，以提高設(shè)備內(nèi)空氣流動速度，達到散熱的目的。強制風冷適用于中、大功率的電子設(shè)備，因其結(jié)構(gòu)簡單，費用低，維護方便等優(yōu)點，所以它是目前應用最多的一種強迫冷卻方法。強制風冷有抽風冷卻和鼓風冷卻兩種基本形式。

（1）抽風冷卻抽風冷卻分有風管和無風管兩種形式，如圖8-9所示。

抽風冷卻主要適用于熱耗散比較分散和整機。熱量經(jīng)專門的風道或直接排到設(shè)備周圍的大氣中。抽風的特點是風量大，風壓小，各部分風量分布比較均勻。抽風機常裝在機柜頂部或機柜兩側(cè)，其出風口也在此處并面對大氣。進風口在機柜的下部，進風口應裝濾塵器。無風管的抽風系統(tǒng)多用于機柜內(nèi)各元件冷卻表面風阻較小的設(shè)備。當各單元有熱敏感元件時，為防止上升氣流流過熱敏感元件，就需用專用的抽風管道。此時，上下各單元互不通氣，氣流方向如圖8-9（b）所示，進風口開在機柜兩側(cè)，并裝防塵器。4.強制風冷

強制風冷是利用風機進行抽風或鼓風，以提高設(shè)備31（2）鼓風冷卻鼓風冷卻可分為有鼓風管道和無鼓風管道兩種，如圖8-10所示。

鼓風的特點是風壓大，風量比較集中。適用于各單元需要有專門風道冷卻，風阻較大、元件較多的情況下。圖8-10（a）為有風管形式，這樣便于控制各單元的風量。圖8-10（b）為無風管形式，適用于在底層內(nèi)具有風阻較大的元件，中上層無熱敏元件的情況。

除了強制風冷散熱以外，對于一些特殊需要的電子設(shè)備還可以采用液體冷卻、蒸發(fā)冷卻、半導體致冷和熱管裝置散熱，可根據(jù)需要加以選擇，讀者可參考其他資料。（2）鼓風冷卻鼓風冷卻可分為有鼓風管道和無鼓風管道兩種，328.3.4安裝散熱器的注意事項在進行熱設(shè)計時，對功率較大的半導體器件，如大功率三極管、硅整流二極管、單向晶閘管、雙向晶閘管、穩(wěn)壓集成電路、各種大功率模塊等，必須認真地考慮其散熱問題。

半導體器件在工作時要靠散熱的方法來降低其溫度。對中、小功率晶體管來說，由于其功率消耗很小，一般靠它的外殼散熱就可以了。而對于大功率晶體管而言，由于有大量的電流流過集電結(jié)，會產(chǎn)生較多的熱量，因此必須采用散熱措施，常用的方法是把晶體管安裝在散熱器上，以利于自然對流與輻射換熱。

散熱器一般用導熱性能良好的銅、鋁等金屬制成，表面涂黑，晶體管裝上散熱器后，熱阻大大降低，最大允許集電極功耗顯著增加，一般可增大5倍以上，所以在輸出功率大于1W時，晶體管總是要裝上適當?shù)纳崞鳌?.3.4安裝散熱器的注意事項在進行熱設(shè)計時，對功率較大的331.散熱器的形式

散熱器的形式很多，常見的有平板型散熱器、鋁型材散熱器、叉指形散熱器等。（1）平板型散熱器平板型散熱器（俗稱散熱片）是最簡單的一種散熱器，如圖8-11（a）所示。它由1．5～3mm厚的金屬薄板制成，一般多為正方形或長方形的鋁板或鋁合金板。對于一些中、小功率的晶體管，可以直接安裝在金屬板上進行散熱。若要使所占的空間較小，則大多垂直安裝，而且垂直安裝的熱阻比水平安裝要小。

（2）鋁型材（平行筋片）散熱器鋁型材散熱器是鋁合金擠壓成型的具有平行筋片的鋁型材做成的散熱器，如圖8-11（b）所示。這種散熱器在較大的耗損功率PC下具有較小的熱阻RTf又，因而其散熱能力強，一般用于大、中功率晶體管的散熱器。

（3）叉指型散熱器叉指形散熱器是用鋁板沖制而成的，如圖8-11（c）所示。這種散熱器制作工藝簡單，結(jié)構(gòu)形式多樣，可作為中、大功率晶體管的散熱用。1.散熱器的形式

散熱器的形式很多，常見的有平板型散熱器、34目前，平行筋片散熱器和叉指形散熱器已標準化（參見SJ1266-77），并被廣泛使用。有關(guān)散熱器的型號和結(jié)構(gòu)尺寸，請參閱半導體器件用散熱手冊。2.散熱器安裝注意事項

（1）散熱效果好壞與安裝工藝有密切關(guān)系，安裝時應盡量增大功率器件與散熱器的接觸面積，降低接觸熱阻，提高傳熱效果。

（2）在半導體功率器件工作時實際結(jié)溫小于最大結(jié)溫的情況下，應盡量選用體積小、重量輕的規(guī)格。

（3）如果要把接觸熱阻降得低一些，安裝時可在功率器件與散熱器之間加一層薄的導熱硅脂，可以降低熱阻25%～30%。

（4）安裝時需要在半導體器件與散熱片之間墊導電或絕緣墊片時，必須采用低熱阻材料，如紫銅箔、鋁箔，或薄云母片、聚酯薄膜等。

（5）安裝一只半導體器件（如一只金屬殼封裝的7812三端集成穩(wěn)壓器）時，其安裝孔（或一組孔）應該設(shè)置在散熱器基面的中心，即L/2位置；當安裝兩只或兩只以上半導體器件時，其安裝孔（或組孔）的位置，應該認定在散熱器基面中心線均等位置上。目前，平行筋片散熱器和叉指形散熱器已標準化（參見SJ126635（6）半導體功率器件與散熱器安裝好后，不宜再對半導體功率器件或散熱器進行機械加工或整形，否則極易使它們變形，增加接觸熱阻。緊固散熱器時應保證螺釘扭力一致。

（7）單面肋片式散熱器適于在電子裝備的外部（如安裝在機箱外部）作自然風冷。這有利于半導體功率器件的通風散熱，又可降低機內(nèi)的溫升。通常將它們安裝在機箱后面。

（8）采用自然冷卻時，應使散熱器的斷面垂直于水平面方向；采用強制風冷時，應使氣流向平行于散熱器的肋片方向。

（9）當半導體功率器件需要絕緣時，應盡可能不用在管殼下墊絕緣片的辦法，而采取在散熱器與機架（底座）間絕緣的方法。

（10）采用鋁型材散熱器時，應注意長度與寬度要配合得當，以便于電子裝置的總體安排。（6）半導體功率器件與散熱器安裝好后，不宜再對半導體功率器件368.4電子產(chǎn)品的氣侯防護在生產(chǎn)、儲運和使用過程中，電子產(chǎn)品會受到各種環(huán)境和氣候的影響。溫度、濕度、氣壓及空氣中的各種化學物質(zhì)等因素將使設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料遭受腐蝕、老化及霉爛等不同程度的破壞，從而引起設(shè)備內(nèi)元器件、零部件的性能變化，絕緣程度下降，甚至發(fā)生漏電、短路、直至完全失效。8.4.1氣侯防護的要素

由于電子設(shè)備的使用環(huán)境和工作條件極為復雜多樣，為減少和避免環(huán)境氣候?qū)﹄娮赢a(chǎn)品的影響，必須考慮以下三個方面：

（1）合理的選用防護材料

這是從根本上提高設(shè)備內(nèi)元器件、零部件抗氣候因素影響能力的辦法。例如選用耐蝕性良好的金屬和非金屬（包括油漆漆膜）材料，耐濕性高的絕緣材料以及化學穩(wěn)定性好的材料等。當然在選用材料時，還會受到一些其它條件的約束，如強度、電氣、加工性能和經(jīng)濟性等。因此必須綜合考慮各方面因素，選用較理想的材料來制造元器件及零部件。8.4電子產(chǎn)品的氣侯防護在生產(chǎn)、儲運和使用過程中，電子產(chǎn)37（2）采用恰當?shù)姆雷o方法

對電子設(shè)備的整機、元器件、零部件、機殼以及有機與無機絕緣材料等，采用相應的化學和電化學防護方法，可以提高它們抗各種氣候因素影響能力。化學和電化學防護方法的選擇，與設(shè)備、元器件、零部件所采用的材料和使用環(huán)境有關(guān)。通常的防護方法有：電鍍、油漆、化學涂覆等。對于一些在濕熱地區(qū)或其它特殊氣候條件下使用的設(shè)備，必須采用一些特殊的防潮濕、防鹽霧、防霉菌等化學防護方法。（3）采取相應的結(jié)構(gòu)措施

密封是防止潮濕及其他腐蝕性介質(zhì)長期影響的的效辦法。對于長期工作在惡劣氣候條件下和氣壓很低條件下的電子設(shè)備可采用各種密封結(jié)構(gòu)。例如全自動洗衣機的程控電路板在完成焊接組裝之后，用透明樹脂膠密封，可以較好的起到防潮作用；有的設(shè)備機殼采用密封結(jié)構(gòu)，把設(shè)備或分機、部件，密閉在外殼內(nèi)部，使之與外界空氣永久地或在一定時間內(nèi)隔絕，因而防護較為徹底。（2）采用恰當?shù)姆雷o方法

對電子設(shè)備的整機、元器件、零部件、38對電子產(chǎn)品影響較大的不利因素有潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染氣體等，其中潮濕的影響是最主要的。特別是在低溫高濕條件下，使空氣濕度達到飽和而使機內(nèi)元器件、印制電路板上產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，使電性能下降，故障率上升。對庫存設(shè)備、閑置設(shè)備或周期性停機（例如一班制工作方式）設(shè)備的開機通電更容易發(fā)生不良現(xiàn)象。潮濕能加速金屬材料的銹蝕，在有鹽霧和酸堿等腐蝕性物質(zhì)的空氣作用下，金屬的腐蝕更加嚴重。在一定溫度下，潮濕能促使霉菌的生長，并引起非金屬材料霉爛。因此，防潮濕、防鹽霧、防霉菌三者緊密相關(guān)，在工藝上應同時進行考慮，習慣上我們稱之為防護“三要素”。對電子產(chǎn)品影響較大的不利因素有潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓、污染398.4.2潮濕的防護電子設(shè)備防潮的主要目的，就是在生產(chǎn)、儲存、運輸及使用（存放）過程中，確保各個元器件、零部件和整個產(chǎn)品的工作能力。

受到潮濕空氣侵蝕的電子產(chǎn)品，在其元器件或材料表面會凝聚一層水膜，并逐漸滲透到材料內(nèi)部，從而造成絕緣材料表面電導率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，導致零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護作用。

潮氣的侵入會引起電子器件發(fā)生下列故障：

電阻器——額定值逐漸增大或減小，直到電阻器斷路或短路。

電容器——增大電極回路內(nèi)的電阻或造成短路，增大電容量、損耗和漏電，出現(xiàn)極板短路，降低擊穿電壓。

半導體器件——會引起雙極型器件反向電流和增益的漂移；引起場效應管的開啟電壓、溝道電流和跨導的漂移。8.4.2潮濕的防護電子設(shè)備防潮的主要目的，就是在生產(chǎn)、儲40上述種種變化的結(jié)果，必然會降低參數(shù)的可靠性或增大偶然失效的幾率。參數(shù)可靠性的降低，將導致信號失真到使電子設(shè)備不能完成其正常功能。偶然失效幾率的增大會縮短設(shè)備的平均故障間隔時間，增加設(shè)備的維護成本。嚴重時會導致電子設(shè)備失效甚至報廢。

潮濕對結(jié)構(gòu)材料（金屬和介質(zhì)）的作用也會降低可靠性。使有機材料的介電常數(shù)和損耗增大，降低了體電阻、絕緣強度和機械強度。使無機材料表面上所凝結(jié)或吸附的潮濕相互作用，出現(xiàn)與腐蝕相聯(lián)系的現(xiàn)象。

潮氣對結(jié)構(gòu)材料作用的結(jié)果，可能改變部件的參數(shù)；由于介質(zhì)固有電容和損耗的增大而降低電感的品質(zhì)因素；增大交叉干擾電平；降低電氣安裝的接觸電阻等。

防潮濕的措施很多，常用的方法有浸漬、灌封、密封、涂覆、干燥劑等。上述種種變化的結(jié)果，必然會降低參數(shù)的可靠性或增大偶然失效的幾411.浸漬

將需處理的元件或材料浸入不吸濕的絕緣漆中，經(jīng)過一定時間使絕緣液體進入元件或材料的小孔、縫隙和結(jié)構(gòu)件的空隙，這種方法就是浸漬。通過浸漬，可以提高元件或材料的防潮濕性能和其它性能。

浸漬主要用于線繞產(chǎn)品（變壓器、電感線圈等）。浸漬時，空隙和氣孔被填滿，同時在繞組表面形成絕緣層。由于浸漬的結(jié)果，提高了電強度和機械強度，以及因排擠出熱導率低的空氣而改善了線繞部件的導熱性。

浸漬有一般浸漬和真空浸漬兩種方法。一般浸漬就是在大氣壓下進行浸漬處理，真空浸漬則是在具有一定真空度的密閉容器中進行浸漬處理。真空浸漬的效果好于一般浸漬，常用于一些關(guān)鍵元器件的防潮濕處理。

常用的絕緣材料有以下幾種。

（1）酚醛絕緣漆常用的如1031丁基酚醛醇酸漆，它的流動性和干透性良好，漆膜的耐熱耐潮和介電性能較高，可供線圈浸用，但機械強度較差。若用它作防霉覆蓋層時，應加0．5%的酸性硫柳汞防霉劑。1.浸漬

將需處理的元件或材料浸入不吸濕的絕緣漆中，經(jīng)過一42一般零部件用高頻酚醛清漆浸漬。高頻酚醛浸漬又稱膠木化。膠木化就是將零件預熱到100℃清除潮氣，然后趁熱浸漬，最后在120℃烘干。零件膠木化后，強度提高，耐熱性好，但變得硬而脆。若要求較高時，膠木化可進行真空浸漬。由于膠木化的固化溫度較高，故絲紗包線的線圈不宜作膠木化處理。（2）環(huán)氧脂無溶劑絕緣烘漆如H30-1環(huán)氧脂無溶劑絕緣烘漆，具有良好的附著力、耐油性和柔韌性也較好，可作為高強度漆包線、玻璃絲包線繞制的線圈和變壓器真空浸漬材料。（3）三聚氰胺醇酸絕緣漆如1032三聚氰胺醇酸漆，其熱固化性好，漆膜的附著力強，并具有較高的耐熱耐潮和介電性能?？勺鳛楣ぷ饔跐駸岬貛У木€圈、玻璃布層壓制品和塑料表面的浸漬漆。（4）有機硅聚脂浸漬漆如1050有機硅浸漬漆，具有良好的熱固性和浸漬能力，漆膜具有高的耐熱、耐寒和介電性能，供長期工作溫度為180℃下和短期工作溫度為250～300℃的電器線圈作浸漬用。

浸漬劑的選用取決于對元件或材料提出的要求，通常浸漬劑應具有良好的滲透能力、化學中性、表面硬化能力強、良好的附著能力，優(yōu)良的導熱性和耐熱、耐冷性。一般零部件用高頻酚醛清漆浸漬。高頻酚醛浸漬又稱膠木化。膠木化432.灌封

灌封在元器件本身或元器件與外殼間的空間或引線孔中，注入熱溶狀態(tài)的樹脂、橡膠等有機絕緣材料，冷卻后自行固化封閉，形成一個與外界完全隔絕的獨立的整體。灌封除可保護電子元件避免潮濕、腐蝕外，尚能避免強烈震動、沖擊及劇烈溫度變化等對電子元件的不良影響，以提高抗張強度。但此法多適用于小型的單元，部件及元器件，如小型變壓器、密封插頭、固體電路，微膜組件及集成電路等。

常用的灌封材料有環(huán)氧樹脂、石蠟、瀝青、不飽和聚酯、有機硅橡膠及有機硅凝膠；對于小型變壓器及高壓插頭等元件宜用環(huán)氧樹脂，以提高防潮性能。

環(huán)氧樹脂有高溫固化和室溫固化兩種。高溫固化的灌封防濕性能好，且強度較高，但其收縮率較大，對線圈的電感L和Q值影響大；室溫固化的灌封收縮率較小，對線圈的電感L和Q值影響小，但防潮性能和灌封溫度稍差。線圈（如中周、微調(diào)電感、濾波器等）常用聚乙烯醇縮丁醛膠來防潮和固定。目前采用有機硅橡膠、有機硅凝膠等灌封材料，亦能起到防護電子設(shè)備免受潮濕、霉菌、鹽霧、臭氧、灰塵的侵蝕，并能起防震、防沖擊的作用。2.灌封

灌封在元器件本身或元器件與外殼間的空間或引線孔中443.密封

防止潮濕最為有效的辦法是密封。密封不僅可以防潮，還可以防水、防低氣壓、防鹽霧、防灰塵。密封就是將元器件、零部件或一些復雜的裝置，甚至整機安裝在不透氣的密封盒內(nèi)，這種防潮手段屬于機械防潮。

在密封結(jié)構(gòu)的外表面，可以用高強度的化學涂料進行涂覆或灌注，還可以將密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部抽成真空或填充氮氣、氦氣等惰性氣體，這樣不僅在普通大氣條件下能達到極為滿意的防護效果，即使在濕熱帶、寒帶、地下、水中、高空等惡劣氣候條件下，也有良好的防潮效果。

但是，密封防護要比其他防護（如化學涂覆、浸漬、灌封）造價高得多，而且結(jié)構(gòu)工藝也較復雜，不易實現(xiàn)小型化。這是因為金屬外殼密封，其內(nèi)部散熱較為困難，元器件排列不能過于緊湊的緣故。3.密封

防止潮濕最為有效的辦法是密封。密封不僅可以防潮，454.其它防潮濕手段

除以上介紹的防潮措施外，還可以用蘸漬、涂覆的辦法。蘸漬是把待處理的元器件，短時間（幾秒鐘）浸在絕緣漆中，使元件、零件表面形成一層薄絕緣漆膜，或采用涂覆的辦法，在元件表面上涂上一層絕緣漆膜。

作為防潮濕的輔助手段，有時可對某些設(shè)備用定期通電加熱的方法來驅(qū)除潮氣，也可以用吸潮劑吸掉潮氣。常用硅膠作吸潮劑，它具有很大的吸水性，可吸收它本身重量的30%的水分，硅膠吸水達到飽和時呈藍紫色，可在120～150℃的烘箱中烘干后繼續(xù)使用。4.其它防潮濕手段

除以上介紹的防潮措施外，還可以用蘸漬、468.4.3鹽霧的防護鹽霧是海水被海風吹卷，及海浪對海岸的沖擊后，使海水微滴被卷入空中，與潮濕大氣結(jié)合所形成的一種帶有鹽分的霧狀氣體，它主要發(fā)生在海上和近海地區(qū)。在陸上可因鹽堿被風刮起或鹽水蒸發(fā)而引起。

鹽霧對電子產(chǎn)品的危害主要表現(xiàn)為對元器件、材料和線路的腐蝕或改變其電性能（如對高電阻形成旁路等）。如使電子裝置內(nèi)部的零件和電子元器件表面上蒸發(fā)析出固體結(jié)晶鹽粒，引起絕緣強度下降，造成短路、漏電。很細的結(jié)晶鹽粒若侵入電位器、可變電容器的運動部分會加速磨損。對各種金屬和電鍍層的進行腐蝕。

鹽霧的防護方法主要是在普通電鍍的基礎(chǔ)上進行改進?；虿捎妹芊鈾C殼、機罩，使設(shè)備與鹽霧環(huán)境隔開。對關(guān)鍵元件進行灌封或加其他密封措施。

電鍍時應從嚴格電鍍工藝著手，保證鍍層厚度，選擇適當?shù)腻儗臃N類。8.4.3鹽霧的防護鹽霧是海水被海風吹卷，及海浪對海岸的沖47（1）嚴格電鍍工藝

鍍前進行嚴格清洗工作。因為工件上存在的銹蝕、油污、臟物等，如不徹底清洗干凈，將嚴重影響鍍層與金屬基體的結(jié)合力，電鍍后便會出現(xiàn)鍍層變暗、起泡、脫落和針孔等現(xiàn)象。特別是現(xiàn)在廣泛采用無氰電鍍，使用弱性電解液，如電鍍前處理不徹底，會使鍍件表面留有少量的油污與雜質(zhì)，也易造成鍍層起泡、變暗和出現(xiàn)針孔。（2）保證電鍍層的厚度

鍍層厚度與防鹽霧能力關(guān)系很大。例如，在鋼鐵上鍍鎘，防鹽霧能力一般比鍍鋅要強許多。但鍍鎘層如果少于10μm，在鹽霧中的防護能力就很差。而鋅鍍層只要達到24μm以上的厚度，并使鍍層鈍化好，在鹽霧中也能獲得較好的防護能力。由于鍍鋅比鍍鎘在價格上要便宜得多，所以常用提高鋅鍍層的厚度，并結(jié)合鈍化處理與表面油漆涂覆來代替鍍鎘，作為防鹽霧處理。（1）嚴格電鍍工藝

鍍前進行嚴格清洗工作。因為工件上存在的銹48（3）選擇鍍層的種類

鍍層所用材料不同，抵抗鹽霧腐蝕的能力也是不一樣的。在普通電鍍層中，如果嚴格控制工藝條件，使鍍層厚度與鈍化膜都符合熱帶產(chǎn)品要求，例如，在鋼鐵表面鍍鋅、鍍鎘，在銅和銅合金表面鍍鎳與鍍銀，這些鍍層經(jīng)過鈍化處理，都會有較好的防鹽霧與抗腐蝕能力。若在鍍層表面，再增加一層化學涂料（如油漆）的保護膜，則防鹽霧與抗腐蝕能力更加提高。

近年來，人們發(fā)現(xiàn)在鋼鐵上鍍鉛錫合金、鎳鈷合金等，具有十分滿意的抵抗鹽霧和海水侵蝕的能力。尤其是鉛錫合金價格便宜，所以在電子工業(yè)中廣泛用作防腐蝕的電鍍材料。另外，對一些有特殊要求的電子元器件，也有采用鍍鉑、鍍鈀、鍍銠等措施的。鉑、鈀、銠化學性質(zhì)極為穩(wěn)定，但這些材料稀少，價格昂貴。（3）選擇鍍層的種類

鍍層所用材料不同，抵抗鹽霧腐蝕的能力也498.4.4霉菌的防護霉菌是一種生長在營養(yǎng)基質(zhì)上而形成的真菌。它不僅生長在土壤中，而且可以在很多非金屬材料、有機物、無機物的表面上生長。

霉菌種類繁多。對濕熱特別敏感，繁殖力強。最適宜繁衍環(huán)境是溫度15～35℃、相對濕度高于70%。霉菌的傳播途徑很多，它的孢子體型極小，大多數(shù)直徑在1～10μm之間，易于隨空氣流動而傳播。凡是空氣能潛入的地方，它都可能進入。元器件上的灰塵、人手留下的汗跡、油脂都能為它提供營養(yǎng)。

霉菌在繁殖的過程中，直接破壞了作為它的培養(yǎng)基的材料，如皮革、橡膠，某些涂料和部分塑料，使材料性能劣化，會造成表面絕緣電阻下降，漏電增加；霉菌侵蝕過的靈敏電子線路，其頻率、阻抗特性會發(fā)生惡劣變化；霉菌還會破壞元器件和電子裝置的外觀，使本來漂亮的產(chǎn)品變得暗淡無光。霉菌的代謝物也會對金屬材料引起間接的腐蝕。8.4.4霉菌的防護霉菌是一種生長在營養(yǎng)基質(zhì)上而形成的真菌50霉菌的防護方法有以下幾種：

（1）密封防霉通過將設(shè)備嚴格密封，并加入干燥劑，使其內(nèi)部空氣干燥、清潔，這是防止霉菌生長的最有效措施。密封干燥，不僅可以防止霉菌侵入，而且可以阻止霉菌生長。

（2）控制環(huán)境條件霉菌的生長需要一定的溫度和濕度條件，可以在生產(chǎn)車間、庫房等采用空調(diào)或其他措施以消除霉菌生長條件。此外，用足夠的紫外線輻射、日光照射，以及定期對電子設(shè)備通電增溫，也能有效地阻止霉菌生長。（3）使用防霉材料一般含有天燃有機物的材料，如皮革、木材、紙制品等極易受霉菌侵蝕；而象石英粉、云母等無機材料，則不易長霉。因此電子設(shè)備應采用以玻璃纖維、石棉、云母、石英等為填料的壓塑材料和層壓材料；橡膠宜采用氟橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠等合成橡膠；粘結(jié)劑及密封膠宜采用以環(huán)氧、有機硅環(huán)氧等合成樹脂（或合成橡膠）為基本成分的粘結(jié)劑；絕緣浸漬則宜用改性環(huán)氧樹脂漆和以有機硅為基本成分的油漆。霉菌的防護方法有以下幾種：

（1）密封防霉通過將設(shè)備嚴51（4）防霉處理用防霉劑處理零件和整機，其防霉效果顯著，已為國內(nèi)外普遍使用。表8-3列出了常用防霉劑品種及主要用途。

表8-3常用防霉劑及其主要用途名稱化學分子式主要用途醋酸苯汞C3H8O2Hg供紙、紡織材料及防霉漆作防霉處理劑油酸苯汞C24H38O2Hg供清漆和磁漆作防霉劑酸性硫柳汞C9H10O2Hg供浸漬漆和電纜用蠟克漆作防霉處理劑對硝基酚C6H5O3N供油漆、涂料及皮革作防霉處理劑8-羥基奎林銅(C9H6ON)2Cu供電纜塑料、油漆、涂料及紡織品作防霉處理劑2、4-二硝基氟苯C6H3O4N2F供涂料作防霉處理劑環(huán)烷酸銅供電線、電纜等保護層中的紗、麻作防霉處理劑（4）防霉處理用防霉劑處理零件和整機，其防霉效果顯著，已52防霉劑的使用方法有噴涂法、浸漬法和混合法三種形式：

①噴涂法：把防霉劑和漬漆混合，噴涂于整機、零件和材料表面。

②浸漬法：制成和霉劑稀溶液，對材料進行浸漬處理。

③混合法：把防霉劑與材料的原料混合在一起，制成具有防霉能力的材料。

各種防霉劑都具有不同程度的毒性或難聞氣味，使用時應注意勞動保護。防霉劑的使用方法有噴涂法、浸漬法和混合法三種形式：

①噴涂法538.4.5金屬構(gòu)件的防腐蝕電子產(chǎn)品中的很多零部件和元器件都是由金屬材料構(gòu)成的。金屬材料和周圍腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用，從而導致金屬的腐蝕。腐蝕從金屬表面開始逐步深入內(nèi)部，使金屬零件的機械性能變壞甚至失效；用于導電的金屬零件也將劇烈降低導電性能，增加損耗或產(chǎn)生接觸不良；機械傳動系統(tǒng)的精度降低；電磁元器件的參數(shù)改變等不良后果。金屬部件防腐蝕措施如下：1.選擇合適的材料

與金屬材料接觸的介質(zhì)對材料的耐蝕性能有著十分突出的影響。選材時，首先要弄清腐蝕介質(zhì)的種類、腐蝕強度、pH值以及影響腐蝕性的諸如環(huán)境溫度、濕度變化情況等各種因素。例如，大氣中含有氨時，會使銅和銅合金的腐蝕加劇，而對鎳卻不產(chǎn)生影響。大氣中含有大量硝酸鹽時，Cu-Ni-Zn合金易產(chǎn)生腐蝕疲勞，而不銹鋼則無此弊病。又如，在海水腐蝕條件下，高合金鋼、鈦和鈦合金、白銅等均為優(yōu)越耐蝕材料。8.4.5金屬構(gòu)件的防腐蝕電子產(chǎn)品中的很多零部件和元器件都54為求得更好的防蝕效果，在某些條件下，可以考慮選用非金屬材料代替金屬材料。如塑料、玻璃鋼、橡膠、陶瓷等，只要使用得當，都可作為電子設(shè)備的防蝕材料。目前，在電子設(shè)備中，廣泛利用工程塑料制造機箱、面板、旋鈕、支架、手柄等一般構(gòu)件和齒輪、鏈輪、蝸輪、蝸桿等耐耐磨傳動機件。2.采用表面涂覆方法

表面涂覆是電子產(chǎn)品中最常用的金屬防腐蝕方法。表面涂覆就是在零件表面涂覆一層金屬或非金屬覆蓋層。表面涂覆既可起到保護金屬不受腐蝕作用，又可對零件進行裝飾，還能滿足零件的一些特殊要求，如有些表面涂覆可以提高元器件及設(shè)備的電氣性能。根據(jù)構(gòu)成覆蓋層的物質(zhì)不同，可將覆蓋層分為三類：

（1）金屬覆蓋層

用電鍍、化學鍍、噴鍍和熱浸等方法在金屬表面覆蓋一層金屬。常用作覆蓋層的金屬有：鋅、鎘、銅、鉻、鎳、銀、錫、金、鉛、鋁等及其合金。為求得更好的防蝕效果，在某些條件下，可以考慮選用非金屬材料代55（2）化學覆蓋層

用化學或電化學方法在金屬表面覆蓋一層化合物（絕大部分是金屬氧化物）的保護膜。常用的有：發(fā)藍、磷化、氧化、鈍化等。

（3）涂料覆蓋層

涂料涂于零件表面后，能自行起物理化學變化，并干結(jié)成一層堅韌的薄膜，使被涂表面與大氣隔絕而起保護和裝飾作用。常用的涂料有油漆和塑料等。

油漆的作用除了裝飾而外，就是對基體（特別是金屬）的保護作用。此外，油漆還有一些特殊用途，它可以作為絕緣涂層、導電涂層、三防（防潮濕、防鹽霧、防霉菌）涂層，也可用它來印制面板的字符。（2）化學覆蓋層

用化學或電化學方法在金屬表面覆蓋一層568.4.6壓力防護和密封大氣壓力的高低也會對電子產(chǎn)品產(chǎn)生一定程度的影響，尤其是低壓時候更是如此。

1.低氣壓和水下設(shè)備的防護

氣壓的影響主要是指低氣壓對航空和高海拔地區(qū)工作的電子設(shè)備的影響。隨著高度的增加，氣壓降低，空氣也變得稀薄，空氣絕緣強度下降，滅弧困難。

另外，水下和某些海用設(shè)備，在深入水下或經(jīng)常受到海水沖擊時，設(shè)備就可能進水，由于水中存在著各種離子，會引起短路和擊穿。因此，對于使用在這些特殊環(huán)境下的電子設(shè)備必須采取相應的防護措施。

（1）低氣壓防護措施

①采用密封結(jié)構(gòu)把設(shè)備完全密封起來，可以從根本上解決低氣壓對設(shè)備的影響。

②灌封高耐壓的絕緣材料，把空氣完全排走而不受氣壓變化的影響。常用的材料如硅橡膠，其擊穿電壓可達18kV/mm。8.4.6壓力防護和密封大氣壓力的高低也會對電子產(chǎn)品產(chǎn)生一57（2）水下和某些海用設(shè)備的防護措施

①對于潛入深水的設(shè)備，將設(shè)備裝入耐高壓的容器內(nèi)，并采用可靠性高的密封結(jié)構(gòu)。

②對密封設(shè)備的外表面，涂覆耐水性好的防銹漆和防污漆，使之不受海生動物和植物的侵蝕。2.密封裝置

所謂密封，就是將電子設(shè)備的整機或分機、部件裝入密封盒內(nèi)，使之和外界隔絕。它不僅是防潮濕、防鹽霧、防霉菌的有效措施，而且可以防止低氣壓和高水壓的影響。在密封盒內(nèi)根據(jù)需要可以充入液體、氣體和高壓氣體，也可以充入氫氣、氦氣、氮氣或絕緣油。充入高壓氣體或絕緣油可提高抗電強度，充入氫氣、氦氣、氮氣可提高散熱能力。

密封裝置分為一次性密封和可拆卸密封兩種。（2）水下和某些海用設(shè)備的防護措施

①對于潛入深水的設(shè)備，將58（1）一次性密封一次性密封屬于不可拆密封，采用金屬板材料經(jīng)沖壓成型的盒形結(jié)構(gòu)。將電子設(shè)備或分機、部件裝作為盒內(nèi)后，用焊接的方法與盒蓋焊封。不可拆卸密封結(jié)構(gòu)，一般只適用于一次性使用設(shè)備。如導彈和衛(wèi)星上使用的設(shè)備，深海電纜的接力站等。對于需要經(jīng)常修理維護的設(shè)備，應采用可拆卸密封結(jié)構(gòu)。

（2）可拆卸密封可拆卸密封的密封盒多用鋁鑄件，也有的盒體為薄板沖壓件，盒蓋為鋁鑄件。它的密封是把橡皮填充在盒體和盒蓋之間，當聯(lián)接螺釘擰緊后，使橡皮變形緊貼在金屬表面上從而形成密封。（1）一次性密封一次性密封屬于不可拆密封，采用金屬板材料598.5電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計8.5.1電磁干擾與電磁兼容問題

在電子產(chǎn)品的內(nèi)部和周圍，存在著由于各種原因所產(chǎn)生的電磁波。如果這些電磁波不是正常工作所需要的，就會對電路產(chǎn)生干擾。

電子產(chǎn)品的內(nèi)部和外部充滿著各種電磁干擾信號，而電子設(shè)備本身對于其他的設(shè)備而言又是一個干擾信號源。所謂內(nèi)部電磁干擾，是指設(shè)備內(nèi)部電路單元之間、元器件之間及導線之間的電磁方面的干擾。所謂外部電磁干擾，是指設(shè)備除要接收的電磁波以外的電磁波，這些電磁波是通過外殼、天線及各種輸入饋線等途徑輸入設(shè)備內(nèi)部的的。提高設(shè)備的抗干擾能力同時降低電子設(shè)備本身對周圍電磁環(huán)境的污染，這是近幾十年來備受重視的電磁兼容（EMC）問題。為此已經(jīng)制訂了相應的國際、國家及行業(yè)標準和規(guī)范。這些標準包括對電磁干擾的控制要求、安全限制、測量方法等，在設(shè)計電子系統(tǒng)時應參照執(zhí)行。8.5電子系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計8.5.1電磁干擾與電磁兼60電子產(chǎn)品的抗干擾問題也是電磁兼容問題之一。電磁兼容性是指：在不損失有用信號所包含的信息條件下，信號和干擾共存的能力。電磁兼容性是評價一臺電子設(shè)備對環(huán)境造成的電磁污染的危害程度和抵御電磁污染的能力。

電子產(chǎn)品在設(shè)計、制造、使用過程中，必須注意干擾對電路的工作及性能的影響。干擾對電子設(shè)備可形成不同程度的危害，輕則可使設(shè)備的性能指標下降，重則可使設(shè)備不能正常工作，甚至可使機內(nèi)較為脆弱的半導體器件擊穿或燒毀。所以，電子產(chǎn)品在設(shè)計、制造時需要解決的一個主要問題就是抑制干擾。要使一件電子產(chǎn)品有抑制干擾的良好性能，就需要在電路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及元件選擇、制造、裝配工藝等方面采取抗干擾措施。

此外值得注意的是靜電干擾，在干燥的氣候條件下，人體可帶有上萬伏的感應靜電。此時，如果觸摸甚至靠近MOS類高阻抗器件，很可能導致器件損壞。因此，在生產(chǎn)、儲運和使用時都要充分考慮這一點。電子產(chǎn)品的抗干擾問題也是電磁兼容問題之一。電磁兼容性是指：在618.5.2干擾的類型1.按干擾途徑分類

電子產(chǎn)品工作時受到的干擾，可分為兩種情況：一是場的干擾，電場干擾、磁場干擾、電磁場干擾都屬于場的干擾；二是電路的干擾，公共阻抗的耦合、地電流干擾、饋線傳導干擾、漏電流干擾等屬于電路引入的干擾。

2.按傳輸方式分類

干擾源有輻射式和傳導式兩種。輻射式干擾是指任何不希望有的射頻信號，如未加屏蔽的點火系統(tǒng)，從轉(zhuǎn)換器、繼電器、無線電發(fā)射機泄漏出來的射頻能量。傳導式干擾，是指通過天線引入電纜、電源線、信號線或控制電纜，以直接或電感電容耦合方式傳輸?shù)娜魏尾幌Ｍ械男盘枴?/p>

3.頻譜分類

有窄帶式干擾和寬帶式干擾。窄帶式干擾為雜散響應，在個別等幅波頻率上的寄生振蕩、諧波或其他振蕩；寬帶干擾為周期的或非周期的射頻脈沖。8.5.2干擾的類型1.按干擾途徑分類

電子產(chǎn)品工作時624.按干擾源的部位分類

1）內(nèi)部干擾

它包括內(nèi)部線路布局工藝不當，通過導線、元器件的分布電容、分布電感、漏電阻等產(chǎn)生寄生耦合而形成的內(nèi)部組件相互干擾；電子產(chǎn)品內(nèi)部的電路與電路之間通過公共電源的內(nèi)阻，接地回路公共阻抗等的耦合，造成級間反饋和干擾；元器件質(zhì)量不好、虛焊、接插件的接觸不良、金屬件裝置松動、屏蔽體接地不良、元器件的噪聲等；電路動作時產(chǎn)生的脈沖干擾等。

2）外部干擾

外部干擾有自然干擾源和人為干擾源兩種。

自然干擾是自然現(xiàn)象引起的，如宇宙射線、太陽黑子、耀斑、流星雨、雷電等伴隨的電磁活動。這些干擾信號常常造成通信、廣播的中斷，造成設(shè)備的損壞。

人為干擾是指各種工業(yè)干擾，即各類電氣設(shè)備所引起的電火花，如繼電器、接觸器、斷路器、開關(guān)等接點電火花、直流電機整流子碳刷電火花、車輛的點火電火花污染等。此外如高頻加熱設(shè)備、脈沖電腐蝕、晶閘管類電子裝置以及電臺發(fā)射的無線電波等所產(chǎn)生的電磁場干擾。這些干擾，都有可能使得設(shè)備不能按預期設(shè)計的性能工作。4.按干擾源的部位分類

1）內(nèi)部干擾

它包括內(nèi)部線路布局638.5.3干擾傳播的途徑干擾信號可通過傳導和輻射兩種途徑作用于電子設(shè)備。電子設(shè)備中的導線、元器件、結(jié)構(gòu)體等都能形成傳導和輻射耦合的通道。它們有時有起著天線的作用，發(fā)射和接收干擾電磁波。

凡是能輻射電磁能量并影響其它電路工作性能的都稱之為感應源（干擾源）。另外，導線經(jīng)過有干擾的環(huán)境時，即拾取干擾信號并經(jīng)導線傳導到電路而造成對電路的干擾。干擾線路（載流導線）對其附近的周圍線路產(chǎn)生電磁耦合而形成干擾。在圖8-12中對各種耦合方式進行了歸納與劃分。8.5.3干擾傳播的途徑干擾信號可通過傳導和輻射兩種途徑648.5.4抗干擾設(shè)計方法為避免干擾帶來的影響，應根據(jù)不同的干擾源采取不同的對策。大體上可以從三個方面著手：一是消除干擾源，主要針對人為干擾而言。二是阻斷干擾途徑，采取屏蔽措施。三是分離有用信號和干擾信號，干擾信號本身占據(jù)一定頻帶及空間方位，有的出現(xiàn)于一定的時間段，它們有不同的傳播通道。可設(shè)法在時域、頻域及方位上使干擾信號與電子設(shè)備本身的工作信號分開，常用的載波技術(shù)可以有效地從頻率上將兩者分開；還有一種辦法是“給出路”，采用退耦、濾波、旁路等方法來消除干擾信號。這往往可獲得很好的效果。

電子產(chǎn)品中常用的抗干擾措施如下：

1.屏蔽

屏蔽就是用導線或?qū)Т挪牧现瞥烧郑ê?、殼、板和柵等），通過它將電磁場限制在一定的空間范圍內(nèi)，使電磁場不易從屏蔽物的一面?zhèn)鬟f到另一面，從而避免了電磁場干擾的擴散。根據(jù)其功能的不同，可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽。8.5.4抗干擾設(shè)計方法為避免干擾帶來的影響，應根據(jù)不同65電導性直接傳導耦合電容性電感性傳導耦合公共阻抗耦合公共阻抗共電源耦合轉(zhuǎn)移阻抗耦合天線對天線輻射耦合導線對導線場對電纜

圖8-12耦合的分類

66（1）電場屏蔽

電場屏蔽是指靜電或電場的屏蔽，用于防止或抑制寄生電容耦合，隔離靜電或電場干擾。最簡單的方法是在感應源與受感電路之間加一塊接地良好的金屬板，就可以把感應源的寄生電容短接到地，達到屏蔽的目的。如果感應源與受感電路同處于一個屏蔽盒中，即使不在兩者之間加一塊金屬隔板，而在其上面加一塊金屬蓋板，所得到的屏蔽效果也是一樣的。

為提高屏蔽效果，屏蔽盒的蓋與盒體之間接觸電阻應盡可能小，可盒體之間安裝梳形簧片。另外，還可以采用雙層屏蔽蓋結(jié)構(gòu)進一步提高屏蔽效能。如圖8-13所示。（1）電場屏蔽

電場屏蔽是指靜電或電場的屏蔽，用于防止或抑制67（2）磁場屏蔽

磁場屏蔽是指恒磁場屏蔽或低頻磁場的屏蔽，用于防止磁感應，抑制寄生電感耦合，隔離磁場干擾。隨著頻率的不同，磁場屏蔽采用的材料也不一樣。

當工作頻率低于100kHz時，磁場屏蔽常用高頻磁導率的鐵氧體材料（如鐵、硅鋼片、坡莫合金等），并要使屏蔽體有足夠的厚度，其原理是利用鐵磁材料的高導磁率對干擾磁場進行分路。有時為取得良好的屏蔽效果，往往需要采用多層屏蔽。對于高頻磁場來說，必須采用低電阻率的良好導體材料，如銅、鋁等。它是利用電磁感應現(xiàn)象在屏蔽殼體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場來達到屏蔽目的，或者說是利用了渦流反磁場對于原干擾磁場的排斥作用。由于電流的集膚效應，所以高頻屏蔽罩不必做得很厚，且沒有接地也不影響屏蔽效果。如果將金屬導電材料做的屏蔽罩接地，則它就同時具有電場屏蔽和高頻磁場屏蔽的作用。（2）磁場屏蔽

磁場屏蔽是指恒磁場屏蔽或低頻磁場的屏蔽，用于68（3）電磁場屏蔽

電磁場屏蔽，是指對電場和磁場同時加以屏蔽。用于防止或抑制高頻電磁場的干擾。

方法是用一塊金屬板放在感應源和受感電路之間。感應源輻射出來的電磁波（干擾磁場）通過金屬板時，金屬板產(chǎn)生感應渦流。渦流的反磁場將抵消一部分入射波的干擾磁場，可認為是被金屬板吸收了一部分電磁能量（吸收損耗），使干擾場通過金屬板時受到衰減，從而產(chǎn)生屏蔽效果。此外，由于電磁波從理想介質(zhì)（空氣）進入金屬板時要產(chǎn)生反射（包括內(nèi)表面反射和外表面反射）。由于反射，又抵消了一部分電磁能量（反射損耗），使干擾磁場受到衰減，從而又產(chǎn)生部分屏蔽效果。同時，干擾磁場通過金屬板時，在金屬板內(nèi)部還會產(chǎn)生多次反射。因此，金屬板總的電磁屏蔽效果為各部分之和。

電磁屏蔽罩必須采用優(yōu)良導體材料制成，其性能與材料種類及厚度等有關(guān)。通常用高導磁材料，如坡莫合金等制成罩。屏蔽罩的散熱孔大小應經(jīng)過計算。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，常利用設(shè)備外殼作屏蔽，應注意與電路地良好的搭接。若采用塑料機殼，則應將塑料表面金屬化，可在塑料制件的內(nèi)層噴涂金屬作為屏蔽層。（3）電磁場屏蔽

電磁場屏蔽，是指對電場和磁場同時加以屏蔽。69在信號傳輸途中，可以采用雙絞線、同軸電纜來屏蔽電場、磁場式的電磁干擾。屏蔽導線接入電路時，只要將屏蔽層在一端接地，則中心導線信號電流在屏蔽層上感應出的電荷就被泄放入地。2.退耦

在電源電路上給形成干擾的信號以一定出路，使其不對后面的各級放大電路產(chǎn)生影響，這種做法就叫做退耦。

由于電源內(nèi)部存在一定內(nèi)阻RS，電源連接具有分布電感L和分布電容C，當負載電流突然改變，或放大電路工作于一定的頻率時，電源的輸出電壓會隨之變化，因而產(chǎn)生干擾信號。若該干擾信號進入放大電路，滿足某一頻率的相位條件，就會引起低頻自激振蕩。為此可在電源端對地并接一個電容，形成低阻抗回路，等于給干擾信號提供了出路。這樣干擾信號就不會影響后面的放大電路了。如圖8-14所示。在信號傳輸途中，可以采用雙絞線、同軸電纜來屏蔽電場、磁場式的70為強化退耦作用，還可以采用RC退耦和晶體管退耦電路。如圖8-15所示。

通常電路中退耦電容的容量較大，一般在5～50μF，如圖（a）中C1，為了使低頻和高頻時都具有良好的退耦效果，有時退耦電容器用一個大容量的電容器和一個小容量的電容器（0．01～0．047μF）并聯(lián)使用。其中小容量的電容器因漏阻小而提高了高頻時的退耦效果。退耦電阻Ｒ越大效果越好，但壓降也相應增大。因此可采用圖（b）所示的晶體管退耦電路，其特點是動態(tài)電阻大，靜態(tài)電阻小，不僅退耦效果好，而且壓降也很小。為強化退耦作用，還可以采用RC退耦和晶體管退耦電路。如圖8-713.濾波

由電源電路引入的干擾，可能采用濾波的方法予以削弱和消除。通過濾波器使信號與干擾在頻譜上分離，達到排除干擾的目的。為了減少寬帶噪聲干擾，在可能的條件下，使電路的各個環(huán)節(jié)做成窄帶，以限制噪聲。對來自電網(wǎng)中的干擾通過進線處的LC低通濾波來抑制。特定頻帶干擾信號通常采用陷波濾波器濾除。

能夠讓某些頻率的電流通過，而不讓另一些頻率的電流通過的四端網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為濾波電路（濾波器）。根據(jù)所通過的頻帶不同，又分為低通，高通、帶通和帶阻濾波器。

（1）電源濾波

濾波器是抑制干擾最有效的手段之一。特別是用RC和LC濾波網(wǎng)絡(luò)，可把電路和電源隔離，避免干擾進入電路。圖8-16（a）是RC低通濾波器，圖8-16（b）是LC低通濾波器。對LC濾波器中的電感線圈應加屏蔽措施，以防止其向外發(fā)射。3.濾波

由電源電路引入的干擾，可能采用濾波的方法予以削弱72圖8-16電源濾波器圖8-16電源濾波器73（2）高頻濾波

在高頻電路中，為了防止干擾侵入及電路的高頻輻射，常采用屏蔽和濾波相結(jié)合的方式。所有引進或引出屏蔽盒的引線，都要進行濾波，所有濾波器、電容器和屏蔽接地的引線愈短愈好。高頻電路的濾波方法如圖8-17所示。圖中C2