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結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題電磁兼容概述電磁兼容——屏蔽電磁兼容——接地電磁兼容概述電磁兼容(ElectromagneticCompatibility)指設(shè)備或分系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的其他設(shè)備或分系統(tǒng)構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力,簡稱EMC。電磁兼容的三要素:干擾源、耦合通道、敏感源。電磁兼容概述干擾極限值(對外)和抗干擾限制值電磁兼容概述電磁兼容包括兩部分電磁發(fā)射(EMI):輻射發(fā)射(RE、通過殼體)、傳導(dǎo)發(fā)射(CE、通過線纜)電磁敏感度(EMS):輻射敏感度(RS)、傳導(dǎo)敏感度(CS)、靜電放電(ESD)、快速瞬態(tài)脈沖串(EFT)、浪涌(SURGE)、電壓跌落與中斷(DIPS)、工頻磁場敏感度(MS)電磁兼容概述電磁兼容解決手段硬件設(shè)計與PCB布局屏蔽濾波接地結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題電磁兼容概述電磁兼容——屏蔽電磁兼容——接地電磁兼容——屏蔽金屬板的屏蔽作用:SE=A+R+B式中A吸收損耗,R反射損耗,B多次反射修正因子位于遠場時,隨著頻率增高,反射損耗降低,金屬板的導(dǎo)電率越低,反射損耗越大,而導(dǎo)磁率越低,反射損耗反而越小。近場主要為電場時,離源越近,反射損耗越大。反射損耗隨著頻率、導(dǎo)磁率增加而減小,隨著導(dǎo)電率增加而增加。屏蔽電場時屏蔽體離源越近越好。近場主要為磁場時,離源越遠,反射損耗越大。反射損耗隨著頻率、導(dǎo)磁率增加而增加,隨著導(dǎo)電率增加而減小屏蔽磁場時屏蔽體離源越遠越好。電磁兼容——屏蔽薄膜的屏蔽作用:薄膜屏蔽主要體現(xiàn)在塑膠件上面噴導(dǎo)電漆,玻璃上面鍍膜實現(xiàn)屏蔽。理論上由于導(dǎo)電薄膜十分薄,吸收損耗基本可以忽略,其屏蔽交通主要取決于反射損耗和多次反射修正因子。多次反射修正因子是一個較大的負(fù)值,直到減小屏蔽效能的作用。實際工程中,增加薄膜的厚度可以增加導(dǎo)電性,從而增加屏蔽效果。電磁兼容——屏蔽雙層屏蔽:電磁波在兩層屏蔽體之間反射、諧振,造成屏蔽效果下降。實際屏蔽效能比兩層屏蔽體效能相加的和要低。兩層屏蔽體之間應(yīng)該隔離開,以免外層屏蔽體上面的地電流影響到內(nèi)層屏蔽體,減小雙層屏蔽的屏蔽效能。電磁兼容——屏蔽縫隙屏蔽:間隙的存在降低電磁屏蔽的效果。增加縫隙的深度,減小縫隙的長度將增大縫隙的屏蔽效能。深度可以理解為材料的厚度,縫隙的搭接深度??p隙的屏蔽效能與縫隙的寬度沒有關(guān)系。縫隙的屏蔽效能取決于縫隙的最大尺寸,而不是其面積??p隙的長度與基材的表面狀態(tài),基材的剛性,堅固點的間距有關(guān)?;谋砻嬖皆焦饣傂栽胶?,緊固點間距越小,縫隙的長度越小,屏蔽效能越高。可以在縫隙間增加屏蔽材料,提高屏蔽效能。材料的搭接寬度至少大于10mm,一般是15-25mm,大于30mm沒有效果提升。電磁兼容——屏蔽穿孔屏蔽:最影響開孔金屬板屏蔽效能的是開孔的最大尺寸,其次是孔深,影響最小的孔間距。在可能的情況下盡可能開很密的通風(fēng)孔,有利于散熱??梢允褂媒刂共▽?dǎo)通風(fēng)板。電磁兼容——屏蔽穿孔電纜:電纜直接穿透屏蔽體會降低屏蔽性能,因為屏蔽機箱內(nèi)是干擾通過空間感應(yīng)到電纜上,在電纜上產(chǎn)生電流,這個電流流到機箱外部,并產(chǎn)生二次輻射,導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生超標(biāo)輻射發(fā)射。機箱外部的電磁波干擾感應(yīng)到電纜上,在電纜上產(chǎn)生的電流流進機箱,產(chǎn)生二次輻射,對機箱內(nèi)電路產(chǎn)生干擾。電纜成了一根高效的電磁波接收和發(fā)射天線。電磁兼容——屏蔽穿孔電纜屏蔽:穿孔電纜顯著降低屏蔽體的屏蔽效能。穿孔電纜出屏蔽體時必須接地,且接地十分優(yōu)良。也可以在穿孔位置加穿心電容之類的濾波器。芯線的屏蔽也十分重要。電磁兼容——屏蔽低屏磁場屏蔽:依靠高導(dǎo)磁材料的吸收損耗實現(xiàn),一般不用鋁合金。要有足夠的厚度,開孔、縫隙等對效果影響不大。增加干擾源與敏感設(shè)備之間距離,可以很顯著提高屏蔽效果。電磁兼容——屏蔽屏蔽方案的選擇:減小堅固點之間的距離,增加板材之間的貼合程度。采用雙排螺釘。盡量使板材與型村或者折彎件之間連接。電磁兼容——屏蔽屏蔽方案的選擇:增加縫隙深度。板材上打凸包。板材之間是凸點接觸,利用反射損耗,凸包距離般是20-25mm.縫隙中安裝屏蔽材料,減小接觸阻抗。如導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電布、簧片。通風(fēng)孔屏蔽:金屬絲網(wǎng)、穿孔金屬板、截止波導(dǎo)通風(fēng)板盡量避免局部開孔,局部開孔直徑應(yīng)小于15mm.電磁兼容——屏蔽塑膠件的電磁屏蔽:在塑膠件內(nèi)部或者外部噴導(dǎo)電導(dǎo)磁屏蔽膜。涂覆導(dǎo)電導(dǎo)磁涂料、噴漆導(dǎo)電漆、真空鍍鋁、電鍍或者化學(xué)鍍、粘貼金屬箔。增加涂料的厚度有助提高屏蔽效果。塑料間接縫技術(shù):直接接觸(簡單不可靠)、點導(dǎo)電膠(生產(chǎn)效率低)、安裝彈簧片(要開模具)。電磁兼容——屏蔽穿孔電纜的電磁屏蔽:使用光纖出線。光纖不是金屬體。夾線結(jié)構(gòu)。采用屏蔽電纜時,屏蔽電纜在出屏蔽體時,采夾線結(jié)構(gòu),保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地。電磁兼容——屏蔽穿孔電纜的電磁屏蔽:使用屏蔽連接器。內(nèi)線不屏蔽,外線屏蔽,連接器要與屏蔽體可靠連接。濾波連接器轉(zhuǎn)接,出線時加一個穿心電容。電磁兼容——屏蔽穿孔電纜的電磁屏蔽:直接出線。電纜直接出屏蔽體,必須保證電纜在屏蔽體的一側(cè)足夠短,避免干擾信號的耦合和發(fā)射。一般要求電纜在屏蔽體一側(cè)的長度小于80mm.電磁兼容——屏蔽穿孔電纜的電磁屏蔽:電源濾波器轉(zhuǎn)接。電源線進出屏蔽體一般均是通過EMI濾波器轉(zhuǎn)接。保證濾波器與屏蔽體之間足夠低的接觸阻抗。原則上要求濾波器的進出線隔離在屏蔽體的兩側(cè)。輸入線應(yīng)盡可能短,濾波器的出入線要有足夠的間隔,禁止并行走線,禁止捆扎在一起電磁兼容——屏蔽單板間的隔離設(shè)計:單板間的隔離設(shè)計是利用金屬導(dǎo)體隔離干擾源和敏感電源,增長電磁波的傳輸途徑,由于電源波是隨著傳輸距離衰減,從而減小干擾。隔離設(shè)計時金屬導(dǎo)體必須接地。單板安裝在金屬板上,插入插箱,利用金屬板實現(xiàn)隔離。金屬板通過滑道、拉手條接地。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題結(jié)構(gòu)設(shè)計中的電磁兼容問題電磁兼容概述電磁兼容——屏蔽電磁兼容——接地電磁兼容——接地接地概述接地:為電源返回其源提供的低阻抗通道。接地作用:防雷接地、保護接地、工作接地、屏蔽接地、防靜電接地。接地搭接要求:搭接面良好的導(dǎo)電性、表面清潔干凈、無不導(dǎo)電油漆、接觸可靠、足夠的緊固力與接觸面積、電磁兼容——接地機柜接地設(shè)計機架作為參考地平面。圍框和立柱通過螺釘連接(或焊接),圍框與立柱的接觸面必須是導(dǎo)電處理的。蓋板與圍框之間接觸面導(dǎo)電處理,一般不要噴漆,方便安裝濾波器、出線裝置、接地銅條。門與側(cè)門經(jīng)常打開,必須加接地線。門和側(cè)門與機架之間的屏蔽材料是采用導(dǎo)電布、金屬絲網(wǎng)等電阻比較大的材料。無論打開與否,必須接地線。門和側(cè)門不經(jīng)常打開,與機架用簧片、螺旋管等純金屬連接,不加接地線。電磁兼容——接地機柜接地設(shè)計一般在機柜的蓋板上安裝銅條接外部接地線。銅條與蓋板連接螺釘不少于3個。銅條折彎部分伸入機柜內(nèi)部,與配電盒的屏蔽體端子相連。機柜結(jié)構(gòu)件通過本身的搭接與銅條相連,同時機柜內(nèi)部可安裝一個銅條作為屏蔽體的參考地,并與機柜頂部的銅條相連。交流供電設(shè)備中的交流濾波器或者插座,要求濾波器和插座的屏蔽體與箱體就近搭接。機柜與大地之間的接地線應(yīng)該使用足夠粗的電纜,一
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