科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使越來(lái)越多的電氣和電子設備進(jìn)入社會(huì )各個(gè)角落,電子技術(shù)滲透到各個(gè)方面。電氣和電子設備的密度急劇增加,設備的發(fā)射功率越來(lái)越大,無(wú)線(xiàn)電頻譜日益擁擠,致使有限空間的電磁環(huán)境日趨惡化,因此電磁兼容性是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。但由于我國電磁兼容起步比較晚,很多的電氣和電子產(chǎn)品由于對電磁兼容性的考慮不足,致使一些電氣和電子產(chǎn)品不合格,重新設計顯然是不大切和實(shí)際的,所以電磁兼容性的改變顯得比較重要了。下邊就筆者在實(shí)際工作中對電磁兼容性的整改作個(gè)小結。
首先,要根據實(shí)際情況對產(chǎn)品進(jìn)行診斷,分析其干擾源所在及其相互干擾的途徑和方式。再根據分析結果,有針對性的進(jìn)行整改。一般來(lái)說(shuō)主要的整改方法有如下幾種。
在找到干擾源的基礎上,可對干擾源進(jìn)行允許范圍內的減弱,減弱源的方法一般有如下方法:
a.在IC的Vcc和GND之間加去耦電容,該電容的容量在0。01μF?0。1μF之間,安裝時(shí)注意電容器的引線(xiàn),使它越短越好。
b.在保證靈敏度和信噪比的情況下加衰減器。如VCD、DVD視盤(pán)機中的晶振,它對電磁兼容性影響較為嚴重,減少其幅度就是可行的方法之一,但其不是唯一的解決方法。
c.還有一個(gè)間接的方法就是使信號線(xiàn)遠離干擾源。
2.電線(xiàn)電纜的分類(lèi)整理
在電子設備中,線(xiàn)間耦合是一種重要的途徑,也是造成干擾的重要原因,因為頻率的因素,可大體分為高頻耦合與低頻耦合。因耦合方式不同,其整改方法也是不同的,下邊分別討論:
(1)低頻耦合
低頻耦合是指導線(xiàn)長(cháng)度等于或小于1/16波長(cháng)的情況,低頻耦合又可分為電場(chǎng)和磁場(chǎng)耦合,電場(chǎng)耦合的物理模型是電容耦合,因此整改的主要目的是減小分布耦合電容或減小耦合量,可采用如下的方法:
a.增大電路間距是減小分布電容的最有效的方法。
b.追加高導電性屏蔽罩,并使屏蔽罩單點(diǎn)接地能有效的抑制低頻電場(chǎng)干擾。
c.追加濾波器可減小兩電路間的耦合量。
d.降低輸入阻抗,例如CMOS電路的輸入阻抗很高,對電場(chǎng)干擾極其敏感,可在允許范圍內在輸入端并接一個(gè)電容或阻值較低的電阻。
磁場(chǎng)耦合的物理模型是電感耦合,其耦合主要是通過(guò)線(xiàn)間的分布互感來(lái)耦合的,因此整改的主要方法是破壞或減小其耦合量,大體可采用如下的方法:
a.追加濾波器,在追加濾波器時(shí)要注意濾波器的輸入輸出阻抗及其頻率響應。
b.減小敏感回路與源回路的環(huán)路面積,即盡量使信號線(xiàn)或載流線(xiàn)與其回線(xiàn)靠近或扭絞在一體。
c.增大兩電路間距,以便減小線(xiàn)間互感來(lái)減低耦合量。
d.若有可能,盡量使敏感回路與源回路平面正交或接近正交來(lái)降低兩電路的耦合量。
e.用高導磁材料來(lái)包扎敏感線(xiàn),可有效的解決磁場(chǎng)干擾問(wèn)題,值得注意的是要構成閉和磁路,努力減小磁路的磁阻將會(huì )更加有效。
高頻耦合是指長(cháng)于1/4波長(cháng)的走線(xiàn)由于電路中出現電壓和電流的駐波,會(huì )使耦合量增強,可采用如下的方法加以解決:
a.盡量縮短接地線(xiàn),與外殼接地盡量采用面接觸的方式。
b.重新整理濾波器的輸入輸出線(xiàn),防止輸入輸出線(xiàn)間耦合,確保濾波器的濾波效果不變差。
c.屏蔽電纜屏蔽層采用多點(diǎn)接地。
d.將連接器的懸空插針接到地電位,防止其天線(xiàn)效應。
理想的地線(xiàn)是一個(gè)零阻抗,零電位的物理實(shí)體,它不僅是信號的參考點(diǎn),而且電流流過(guò)時(shí)不會(huì )產(chǎn)生電壓降。在具體的電氣電子設備中,這種理想地線(xiàn)是不存在的,當電流流過(guò)地線(xiàn)時(shí)必然會(huì )產(chǎn)生電壓降。據此可根據地線(xiàn)中干擾形成機理可歸結為以下兩點(diǎn),
第一,減小低阻抗和電源饋線(xiàn)阻抗。
第二,正確選擇接地方式和阻隔地環(huán)路,按接地方式來(lái)分有懸浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地。如果敏感線(xiàn)的干擾主要來(lái)自外部空間或系統外殼,此時(shí)可采用懸浮地的方式加以解決,但是懸浮地設備容易產(chǎn)生靜電積累,當電荷達到一定程度后,會(huì )產(chǎn)生靜電放電,所以懸浮地不宜用于一般的電子設備。單點(diǎn)接地適用于低頻電路,為防止工頻電流及其他雜散電流在信號地線(xiàn)上各點(diǎn)之間產(chǎn)生地電位差,信號地線(xiàn)與電源及安全地線(xiàn)隔離,在電源線(xiàn)接大地處單點(diǎn)連接。單點(diǎn)接地主要適用于頻率低于3MHz的情況。多點(diǎn)接地是高頻信號唯一實(shí)用的接地方式,在射頻時(shí)會(huì )呈現傳輸線(xiàn)特性,為使多點(diǎn)接地的有效性,當接地導體長(cháng)度超過(guò)最高頻率1/8波長(cháng)時(shí),多點(diǎn)接地需要一個(gè)等電位接地平面。多點(diǎn)接地適用于300KHz以上?;旌辖拥剡m用于既然有高頻又有低頻的電子線(xiàn)路中。
屏蔽是提高電子系統和電子設備電磁兼容性能的重要措施之一,它能有效的抑制通過(guò)空間傳播的各種電磁干擾。屏蔽按機理可分為磁場(chǎng)屏蔽與電場(chǎng)屏蔽及電磁屏蔽。電場(chǎng)屏蔽應注意以下幾點(diǎn):
a.選擇高導電性能的材料,并且要有良好的接地。
b.正確選擇接地點(diǎn)及合理的形狀,最好是屏蔽體直接接地。
磁場(chǎng)屏蔽通常只是指對直流或甚低頻磁場(chǎng)的屏蔽,其屏蔽效能遠不如電場(chǎng)屏蔽和電磁屏蔽,磁屏蔽往往是工程的重點(diǎn),磁屏蔽時(shí):
a.要選用鐵磁性材料。
b.磁屏蔽體要遠離有磁性的元件,防止磁短路。
c.可采用雙層屏蔽甚至三層屏蔽。
d.屏蔽體上邊的開(kāi)孔要注意開(kāi)孔的方向,盡可能使縫的長(cháng)邊平行于磁通流向,使磁路長(cháng)度增加最少。一般來(lái)說(shuō),磁屏蔽不需要接地,但為防止電場(chǎng)感應,還是接地為好。電磁場(chǎng)在通過(guò)金屬或對電磁場(chǎng)有衰減作用的阻擋體時(shí),會(huì )受到一定程度的衰減,即產(chǎn)生對電磁場(chǎng)的屏蔽作用。在實(shí)際的整改過(guò)程中視具體需要而定選擇何種屏蔽及屏蔽體的形狀、大小、接地方式等。
有些頻率點(diǎn)是通過(guò)電路板上走線(xiàn)分布參數所決定的,通過(guò)前述方法不大有用,此類(lèi)整改通過(guò)在走線(xiàn)中增加小的電感、電容、磁珠來(lái)改變電路參數結構,使其移到限值要求較高的頻率點(diǎn)上。對于這類(lèi)干擾,要想從根本上解決其影響,就要重新布線(xiàn)。
小結:總之前面幾種方法對提高電磁兼容性都有好處,但應用最為廣泛的是改變地線(xiàn)結構及電線(xiàn)電纜的分類(lèi)整理的方法,這些方法不僅節約成本,而且是最有效的整改方法。屏蔽雖然會(huì )增加成本,但是其所起到的屏蔽效能有時(shí)是其它方法無(wú)法媲美的。所以,在實(shí)際的整改中應以改變地線(xiàn)結構、電線(xiàn)電纜的分類(lèi)整理、屏蔽的方法為主,以其它方法為輔。
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