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EMC电磁兼容设计的解决思路是什么

EMC试验的思路

许多设计师觉得没有办法从电磁兼容性设计开始。他们听说过屏蔽和过滤术语,知道很多设计规则。但是我们不能有条理地组织这些东西。就像,即使我有一堆珠宝和宝石,我也不知道如何制作漂亮的装饰品。


国产电磁兼容仪器设备


正如我们之前所说,需要三个因素来导致电磁兼容问题,即骚扰源、敏感源和耦合路径。解决电磁兼容问题就是澄清这三个因素,然后消除其中一个。


对于EMC从这三个方面也进行了实验分析。只有明确这三个因素的特点,才能采取有效的措施。

对于敏感性测试,骚扰源是我们将骚扰装置注入设备的装置。辐射敏感性测试的骚扰源是发射天线,传导敏感性测试的骚扰源是注入卡钳(磁场注入)、电容耦合夹(电场注入)或耦合变压器。

当然,敏感源是试验设备,耦合路径包括电磁波辐射、近场耦合(电场耦合、磁场耦合)、传导耦合等。在发射试验中,骚扰源是试验设备。频谱分析仪是敏感源,EMI接收机。耦合路径是电磁波辐射(接收天线),传导(LISN)。

在敏感性测试中,为了通过测试,不能改变骚扰源,只能控制敏感源和耦合路径。例如,提高设备电路的抗干扰性,切断骚扰能量进入设备的路径。

在发射试验中,为了通过试验,不能改变敏感源,只能控制骚扰源和耦合路径。也就是说,控制设备电路产生的骚扰发射,或者切断骚扰发射设备的路径。


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在发射试验中,受试设备是骚扰源。为了顺利通过试验,我们对骚扰源进行了深入的分析。

从电磁兼容的角度,我们将测试设备测试设备中的电路分为骚扰源电路、敏感源电路和二次电源(既是骚扰源又是敏感源)。

从图中可以看出,骚扰源电路主要通过辐射和传导两种方式发射骚扰。虽然敏感源电路本身不会产生辐射骚扰,但它会接受附近骚扰电路的骚扰并产生二次辐射。从图中可以看出,它通过连接的电缆产生辐射。

作为骚扰源电路,既产生传导发射,又产生辐射发射。

事实上,二次电源的DC输出端也会产生强烈的骚扰发射,通过DC电源线进入骚扰电路和敏感电路,借助这些电路产生辐射发射。


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在敏感性测试中,测试设备是敏感性的来源。为了顺利通过测试,我们对敏感源进行了深入的分析。试验设备内部的电路也分为三类:骚扰源电路、敏感源电路、二次电源。

在辐射敏感性测试过程中,电磁波照射到测试设备上,并在外部拖动电缆上感知骚扰电压。这些骚扰电压沿着电缆进入设备内部电路。影响内部敏感电路,这取决于机箱是否具有屏蔽效率。

在传导敏感性测试中,骚扰应注入所有外部拖动电缆。当测试电缆连接到敏感电路时,骚扰直接影响敏感电路。当测试电缆是骚扰源电路或二次电源时,尽管骚扰能量不会影响这些电路,但它会通过内部耦合间接影响敏感电路。


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基于前面的分析,我们提出了两个电磁兼容设计的思路。

一是切断骚扰传播的途径,即防止骚扰能量从骚扰源传递,或进入敏感源。

另一种是消除骚扰源或敏感源,即使电路不会产生电磁骚扰或较小的电磁骚扰。使敏感电路对骚扰不那么敏感或不那么敏感。

例如,对于开关电源的强烈骚扰,根据第一个想法,我们可以在电源模块的输入和输出线上安装一个滤波器,这样骚扰就不会被传递,并屏蔽开关电源,以防止骚扰辐射。

也可以按照第二个思路,不采用开关电源的原理,采用传统的线性电源的原理,消除骚扰源。

切断骚扰传播路径的方法包括图中所示的几种方法。这种技术方法需要的知识很少,而且更容易实现。一般可以通过屏蔽、滤波、电缆屏蔽等方式满足军事设备的需要GJB151的要求。

稍后,我们将介绍与屏蔽和滤波相关的知识,掌握这些知识,使设备顺利通过试验。


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虽然包容性方法可以满足电磁兼容性设计的要求。然而,在某些情况下,屏蔽并不容易。这不仅是因为许多商业设备使用塑料底盘,也是因为军用设备。由于追求良好的人机界面,面板上会有很多操作,显示部件,甚至触摸屏,这限制了底盘的屏蔽效率。

所以,从根本上消除骚扰源和敏感源越来越重要。事实上,我们只能降低骚扰源的骚扰强度,或降低敏感源的敏感性,不能完全消除它们。

要消除骚扰源或敏感源,我们需要非常清楚骚扰的机制和对骚扰敏感的机制,然后从根本上消除骚扰源和敏感源。这通常需要更多的知识。例如,数字电路产生电磁辐射的主要原因之一是输出状态变化时电源线上的电流急剧变化。我们使用解耦电容来缓解电流的急剧变化,从而减少电磁辐射。

图中列出了一些技术措施源和敏感源的技术措施。

电磁兼容试验的要求通常不能仅仅依靠技术途径来消除骚扰源和敏感源。


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对于军用设备的设计师来说,往往更喜欢包容法。

由于一些性能先进的商业功能模块经常用于军事设备,无法改善其电磁兼容性,这些模块的骚扰特性和敏感特性无法改变。军用设备通常有金属底盘,这为屏蔽提供了固有的有利条件。

图中给出了包容法中切断电磁骚扰传播路径的几种措施。

事实上,这很简单。从骚扰传播的路径来看,骚扰源只不过是电磁辐射、电源线传输和信号传输。因此,只要采取机箱屏蔽、电源线滤波、信号线滤波或屏蔽等措施,电磁骚扰就不能从骚扰源传播,外部骚扰也不能进入电路。

这里的三大核心技术是电磁屏蔽、电源线滤波、信号电缆屏蔽或滤波。

由于这两种滤波器差异很大,通常分别安装在电源线上画出两个滤波器。

图中所示的这些技术措施,既能满足骚扰发射控制的要求,又能满足骚扰抗扰的要求。


小结

为了使设备顺利通过电磁兼容,可以有思路:

一、控制骚扰源和敏感源。这包括降低骚扰源的骚扰强度,降低敏感源对电磁骚扰的敏感度。在实际工程中,结合这两个思路,采取综合措施。

二、切断电磁骚扰传播的路径。包括传感器的传播路径,从骚扰源到天线或其他接收传感器,以及敏感源和外部。


相关关键词: 电磁兼容EMC
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