電磁兼容復(fù)習(xí)要點

第一章緒論電磁兼容的含義電磁兼容是研究在有限的空間、有限的時間、有限的頻譜資源條件下，各種用電設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)，廣義的還包括生物體）可以共存并不致引起降級的一門科學(xué)。電磁兼容的基本概念?信號：對電子電氣電路工作“有用”的電信號，包括待處理的電信號、希望產(chǎn)生的輸出等。?噪聲：除“有用”電信號以外的所有電信號，均是噪聲。噪聲對電路的工作多少都有些影響。?干擾：由噪聲導(dǎo)致的“不希望"出現(xiàn)的結(jié)果稱為干擾。電磁兼容的三要素電磁環(huán)境、EMS電磁敏感度、EMI電磁干擾電磁干擾的三要素干擾源，傳播途徑，敏感設(shè)備電磁兼容設(shè)計時應(yīng)注意的原則不單純追求抗干擾性能：自始至終，全程參與；從源頭下手，標(biāo)本兼治；全局考慮，不留死角；與時俱進：因地制宜，充分考慮性能、成本、可靠性等之間的綜合效益；根據(jù)系統(tǒng)特點，對癥下藥；第二章抗干擾技術(shù)按傳播途徑不同的干擾分類方法根據(jù)干擾進入系統(tǒng)途徑的不同，干擾常被分為兩大類類：傳導(dǎo)干擾是通過導(dǎo)線，阻容，變壓器等傳播干擾，即“路”的干擾；另一種是輻射干擾，通過空間進行傳播，艮阡場”的干擾。細(xì)分又分為直接傳導(dǎo)干擾、公共阻抗干擾、電場耦合干擾、磁場耦合干擾、電磁場耦合干擾。傳導(dǎo)干擾的特點及抑制方法特點：干擾進入設(shè)備的途徑是電氣連線。＞傳導(dǎo)干擾是普遍存在的＞傳導(dǎo)干擾極易在系統(tǒng)內(nèi)部通過電氣連線傳遞＞系統(tǒng)間的設(shè)備會通過電氣連線相互傳導(dǎo)干擾（傳導(dǎo)干擾）抑制方法：利用源阻抗的差異對傳導(dǎo)干擾進行抑制…?降低敏感設(shè)備的輸入阻抗。一般而言，干擾源的阻抗較大，而信號源的阻抗較小。實例：（1）MOS管經(jīng)常發(fā)生過壓損壞？？？？？MOS管是高輸入阻抗器件（大于100MQ），任何一點微小的干擾信號都會在其輸入端產(chǎn)生很高的電壓幅值，干擾MOS管的工作，甚至擊穿。在MOS管柵極和源極之間并小電阻，降低柵源之間的輸入阻抗，并聯(lián)穩(wěn)壓管，限制其輸入幅值。（2）光耦光耦一般只適于傳遞數(shù)字信號分布電容的存在，會為高頻傳導(dǎo)噪聲提供一條進入系統(tǒng)的途徑。利用信號與干擾的持續(xù)時間不同干擾一般隨機出現(xiàn)，多是以高頻脈沖的形式出現(xiàn)，而有用的信號一般持續(xù)時間較長。實例：按鍵的防抖處理利用頻譜的差異對傳導(dǎo)干擾進行抑制…-加設(shè)各種濾波器，其中最常用是低通濾波器。一般而言，干擾的頻譜較高，而信號的頻譜較低。無源濾波器與有源濾波器有什么區(qū)別？無源濾波器：這種電路主要有無源元件R、L和C組成。有源濾波器：集成運放和R、C組成，具有不用電感、體枳小、重量輕等優(yōu)點。結(jié)論：小電流在要求紋波較小時，往往采用有源濾波，而大電流時采用無源濾波電磁兼容中濾波器的幾個設(shè)計原則：1、 結(jié)構(gòu)簡單2、 合理選用無源濾波，或有源濾波3、 電感、電容必須仔細(xì)選型、小心使用4、 對于高頻干擾，器件的分布參數(shù)影響很大課堂討論：為什么盡量不采用有源器件設(shè)計EMC濾波器＞有源器件本身對噪聲相對比較敏感，因此并不適合用于EMC設(shè)計。＞有源器件本身熱噪聲一般比無源器件要嚴(yán)重。＞即是使用有源器件，也應(yīng)對電信號進行必要的預(yù)處理。＞在大電流的場合，有源濾波實現(xiàn)成本非常高。課堂討論1、 干擾通過電氣連線進入系統(tǒng)，會出現(xiàn)什么情況？干擾將和信號混雜在一起。2、 如何抑制傳導(dǎo)干擾？利用干擾和信號之間的差異，將干擾“過慮”掉。3、有哪些差異可以被利用呢？兩者一般在源阻抗、能量、頻譜、持續(xù)時間等方面都有很大的不同。 因此抑制傳導(dǎo)干擾的關(guān)鍵和前提是找出信弓和傳導(dǎo)噪聲之間可以被利用的差異。電感、電容等器件的分布參數(shù)的影響線繞電感匝間的分布電容影響電感的高頻特性電容兩端的引線電感影響電容的高頻特性磁環(huán)磁珠磁環(huán)磁珠可以看成是一個電阻值隨著頻率增加而增加的電阻，當(dāng)高頻信號通過磁珠時，電磁能量以熱的形式耗散掉。鐵氧體磁環(huán)、磁珠的主要優(yōu)點：?使用非常方便，直接套在需要濾波的電纜上即可。?不像其它濾波方式那樣需要接地，因此對結(jié)構(gòu)設(shè)計、線路板設(shè)計沒有特殊的要求。?比電感具備更好的高頻特性。電感與磁珠的區(qū)別?電感是儲能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）器件?電感主要用于電源回路的濾波，而磁珠一般用于信號回路。?電感主要用于中低頻、大電流的電路濾波，磁珠主要用于超高頻、小信號的濾波。電容的分類及各自的特點鋁電解電容CD?體積大、容量大?等效電感較大?適用于低頻場合?有極性?對溫度敏感擔(dān)電解電容CA?等效電感、等效電阻、對溫度的敏感性好很多?耐壓比較低紙介電容CZ?容量體積比很小。?耐壓較高?串聯(lián)電阻小，感抗值較大。?適用于電容量不大、工作頻率不高的場合，（低頻濾波和旁路）。?使用時，應(yīng)把外殼與參考地相連，以使其外殼能起到屏蔽的作用而減少電場耦合的影響。云母電容CY瓷片電容CC?容量體積比小。電容量在0.111以下。?串聯(lián)電阻小，等效電感小，頻率/容量/溫度特性穩(wěn)定。?它適用于電容量小、工作頻率高（可達(dá)500MHz）的場合，用于高頻濾波、旁路、去耦。?承受瞬態(tài)高壓脈沖能力較弱。聚苯乙烯電容CBB?串聯(lián)電阻小，等效電感值小。?容量在0.001U-2.2Uo?電容量相對時間、溫度、電壓很穩(wěn)定。?耐熱性能較差。?它適用于要求頻率穩(wěn)定性高的場合，可用于高頻濾波、旁路、去耦。三端電容靜噪作用穿心電容?地電極圍繞在介質(zhì)周困而信號線穿過介質(zhì)?電感值很小，高頻性能極好?工作電流和工作電壓很高?防止一些干擾進入屏蔽體內(nèi)?使用時外殼必須保證良好接地對于頻率較低的傳導(dǎo)干擾，如何濾除？如果采用濾波器，不可避免使用較大的電容和電感。采用數(shù)字方法，比如數(shù)字濾波、壞值剔除等。如果傳導(dǎo)干擾已經(jīng)進入系統(tǒng)，怎么辦？提高系統(tǒng)的抗擾性（1） 采用數(shù)字信號（2） 采用滯環(huán)比較器公共阻抗干擾的成因噪聲電流在系統(tǒng)間的公共阻抗上產(chǎn)生噪聲電壓，并由此對系統(tǒng)的工作產(chǎn)生干擾。單點接地系統(tǒng)的特點單點接地系統(tǒng)一般線路都比較長，引線長會使電感量增大，不適合高頻，不適合有很快的上升下降沿的數(shù)字電路，要求單點接地系統(tǒng)的地線長度小于＜“20。公共阻抗干擾的抑制方法＞減小公共阻抗，也即是盡量減小連線的公共阻抗：＞避免噪聲電流流過公共阻抗；＞盡可能減小敏感環(huán)節(jié)受干擾的程度；（1）電源去耦是電路設(shè)計中最常用的電磁兼容措施之一采取多個電源引腳，可以減小電源部分公共阻抗的影響。去耦電容就近與電源引腳連接。采用高頻特性好的電容器。電解電容高頻特性很差，因此常采用組合方案。用鐵氧體增加電源端阻抗用細(xì)線增加電源端阻抗課堂討論：為什么很多模數(shù)混合系統(tǒng)都建議將數(shù)字地與模擬地分開？模擬電路容易受到數(shù)字電路的干擾電感耦合干擾的成因及抑制方法系統(tǒng)間通過磁場傳遞的干擾，就是電感耦合干擾根據(jù)電感耦合的定性公式，可以總結(jié)出以下特點：＞主要通過磁場傳播，與系統(tǒng)間的互感有關(guān)。 =Jla＞干擾磁場主要由干擾電流產(chǎn)生，與電流大小有關(guān)。＞與干擾電流的頻率有關(guān)。根據(jù)電感耦合干擾的特點，可以總結(jié)出以下抑制措施：＞減小系統(tǒng)間的互感一改變系統(tǒng)間的相對位置＞阻擋磁力線一磁屏蔽高導(dǎo)磁率的材料對付高頻磁場干擾利用渦流提高屏蔽層的導(dǎo)電性；保證電流通路的完整：確保屏蔽層與磁場的相對位置；對付低頻磁場干擾利用渦流磁屏蔽往往是唯一選擇利用雙絞線實現(xiàn)磁場屏蔽＞降低系統(tǒng)阻抗一減小干擾電壓的影響雙絞線的抗干擾效果雙絞線對外界磁場有一定的抑制作用。雙絞線也可以抑制自身電流產(chǎn)生的干擾磁場。磁場屏蔽的效果與“絞距”有關(guān)。機柜內(nèi)布線…?盡量減少信號與地線的環(huán)路面積產(chǎn)生噪聲的元件盡量靠近負(fù)載電容耦合干擾的成因及抑制方法系統(tǒng)間通過電場耦合的干擾電容耦合干擾的特點＞通過電場傳播，與系統(tǒng)間分布電容有關(guān)。＞干擾電場主要由干擾電壓產(chǎn)生，與電壓大小有關(guān)。＞與干擾電壓的頻率有關(guān)。＞與系統(tǒng)的對地阻抗有關(guān)。電容耦合干擾的抑制＞減小系統(tǒng)間的分布電容一改變系統(tǒng)間的相對位置。增大系統(tǒng)之間的距離＞阻擋電力線一電場屏蔽（靜電屏蔽）。所謂電場屏蔽，就是利用處于零電位的金屬體，對電場進行“阻隔”屏蔽。＞降低系統(tǒng)的對地阻抗一減小干擾電壓的影響。電磁場耦合干擾的抑制電磁場屏蔽是對付電磁場耦合干擾最主要的方法。電磁場屏蔽的作用和影響的因素？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？1、 吸收作用-一頻率磁導(dǎo)率電導(dǎo)率越高，吸收越好2、 反射作用一屏源距離，波阻抗，電磁場源-一阻抗相差越大，反射損耗越大3、多次反射衰減遠(yuǎn)場近場的劃分，及干擾在不同場中表現(xiàn)出的特性近場和遠(yuǎn)場的分解一般定義為(人/2兀)，X為波長。/在近場，主要表現(xiàn)為磁場特性或電場特性，對應(yīng)于電感耦合干擾和電容耦合干擾。/在遠(yuǎn)場，則表現(xiàn)為電磁場耦合干擾。波阻抗的概念，不同類型場的波阻抗電磁波中的電場分技與磁場分雖的比值稱為波阻抗定義為Zw=E/H波阻抗的值：近場區(qū)中，波阻抗的值取決于輻射源的性質(zhì)、觀測點到源的距離、介質(zhì)特性等。若輻射源為大電流、低電壓(輻射源電路的阻抗較低)，則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗小于377,稱為低阻抗波，或磁場波。若輻射源為高電壓，小電流(輻射源電路的阻抗較高)，則波阻抗大于377,稱為高阻抗波，或電場波。在遠(yuǎn)場區(qū)，波阻抗僅與電場波傳播介質(zhì)有關(guān)，其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗，空氣為377波阻抗的變化：在近場區(qū)內(nèi)，特定電場波的波阻抗隨距離而變化。如果是電場波，隨若距離的增加，波阻抗降低，如果是磁場波，隨若距離的增加，波阻抗升高。在遠(yuǎn)場區(qū)，波阻抗保持不變。注意：近場區(qū)和遠(yuǎn)場區(qū)的分界面隨頻率的不同而不同，不是一個定數(shù)，這在分析問題時要注意。第三章屏蔽和接地■三種屏蔽的機理及要求機理屏蔽體特點磁場屏蔽高導(dǎo)磁材料對磁場屏蔽；利用渦流產(chǎn)生的磁場對噪聲磁場進行屏蔽；高磁導(dǎo)率高導(dǎo)電性要求導(dǎo)磁屏蔽體有一定的厚度；要求導(dǎo)電屏蔽體有良好的導(dǎo)電性；要求屏蔽體完整；電場屏蔽利用接地的導(dǎo)電屏蔽體對噪聲電場進行屏蔽高導(dǎo)電性屏蔽體要求良好接地；高頻噪聲干擾要求屏蔽體完整；電磁場屏蔽利用金屬材料對電磁波進行反射和吸收與材料特性密切相關(guān)；要求屏蔽體有一定的厚度；要求屏蔽體完整；屏蔽體的表面影響效果；.對于機殼開孔及接縫的處理？？？1、 接縫(1)卷焊(2)點焊-…電焊間隔＜2/20 (3)電磁密封襯墊2、 開孔(1)開蓋要密封(導(dǎo)電) (2)位置、方向(阻擋磁場線和電場線)尺寸、形狀…?盡量是小孔圓孔，所控制波的波長的1/5通風(fēng)口的處理…?截止波導(dǎo)管…-頻率低的電磁波損耗很大■接地的作用1、 作為系統(tǒng)的電位參考點（零電位點）'2、 為了保證人身和設(shè)備的安全的安全接地；3、 電磁兼容領(lǐng)域為了確保電場屏蔽的效果■屏蔽線的使用方法？？？？屏蔽線：由芯線和屏蔽層組成低頻1、電容性耦合一外皮接地即可低頻2、電感性耦合…?外皮一點接地如果外皮干擾頻率=53,則外皮干擾電壓接近等于Vn（屏蔽失效）。高頻-…多點接地對付高頻電場耦合干擾，采用多點接地，保證屏蔽層的“零電位".>10MHz■串聯(lián)單點接地、并聯(lián)單點接地、多點接地的特點1、 結(jié)構(gòu)簡單，但公共阻抗干擾的影響最嚴(yán)重。2、 接地結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但公共阻抗干擾的影響較小。3、 復(fù)合式單點接地將線路或裝備加以歸類，而同時使用串聯(lián)與并聯(lián)法，可同時兼顧降低公共阻抗干擾影響和簡化接地結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。單點接地系統(tǒng)的特點：單點接地系統(tǒng)一般線路都比較長引線長會使電感量增大不適合高頻，不適合有很快的上升下降沿的數(shù)字電路要求單點接地系統(tǒng)的地線長度小于vA/20o■設(shè)備的分套路接地三套路、四套路g號地（低電平地，A模擬地、D數(shù)字地）噪聲地（繼電器、電動機、大功率開關(guān)）金屬地（殼架地）電源的（高電平地）正確接法如圖f四套路，也可②和④直接連接一三套路?！龃罱拥囊蟆?設(shè)備金屬部分之間的低阻抗連接搭接時，金屬面應(yīng)予以清潔，不得有油漆或其它雜物，搭接完成后，可涂以油漆或施以其它之防蝕保護。此外，搭接時應(yīng)考慮不同金屬之電化效應(yīng)，并應(yīng)盡量減少接觸鹽水、汽油等，以防電能作用。第四章差模干擾和共模干擾■差模干擾的成因及抑制方法1、 差模干擾本質(zhì)上就是傳導(dǎo)干擾；2、 差模干擾的抑制方法與傳導(dǎo)干擾一樣；利用源阻抗的差異對傳導(dǎo)干擾進行抑制一般而言，干擾源的阻抗較大，而信號源的阻抗較小。降低敏感設(shè)備的輸入阻抗。利用信號與干擾的持續(xù)時間不同利用頻譜的差異對傳導(dǎo)干擾進行抑制加設(shè)各種濾波器，其中最常用的濾波器是低通濾波器。3、差模干擾無法用差分電路去除；■共模干擾的形成原因同時等量干擾存在于系統(tǒng)不同的端口■共模干擾的危害1、 共模（干擾）電壓太大，會引起系統(tǒng)（電路、器件等）的物理損壞或工作異常?！龉材８蓴_的形成原因同時等量干擾存在于系統(tǒng)不同的端口■共模干擾的危害1、 共模（干擾）電壓太大，會引起系統(tǒng)（電路、器件等）的物理損壞或工作異常。2、 共模噪聲部分轉(zhuǎn)化成差模干擾，從而干擾系統(tǒng)。共模噪聲轉(zhuǎn)化成差模干擾的多少，取決于系統(tǒng)的不平衡程度。 Zr+ Z-■共模干擾的抑制方法 +=，+）+（丑+）〃1、 盡量提高系統(tǒng)的平衡性。理論上可行，現(xiàn)實性較差。盡量提高Z1+和Zi?。盡量減小ZL+和ZL-o使ZL+和ZL-盡量一致。盡量提高ZL+和ZL-O2、 提高輸入阻抗3、 隔離傳輸■浮地系統(tǒng)的實現(xiàn)及抗干擾原理所謂“浮地系統(tǒng)"，就是其“地”與其它系統(tǒng)的地不直接連接的系統(tǒng)，包括與大地隔離、與安全接地隔離浮地系統(tǒng)可以抑制共模干擾的影響；將系統(tǒng)的電位參考點與屏蔽層相連，使兩者等電位；U-= Un(刀-)+(丑-)干擾源Vn—MA/ZL-Zi-Uicn=(U+)_(U—)第五章電源系統(tǒng)的抗干