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EMC電磁兼容實(shí)踐知識

日期:2024-09-19 08:49
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摘要: 1電磁兼容設(shè)計(jì)中的實(shí)踐知識 ●什么是電磁兼容性問題? 電磁兼容問題可以分為兩類,一類是電子電路、設(shè)備、系統(tǒng)在工作時由于相互干擾或受到外界的干擾,使其達(dá)不到預(yù)期技術(shù)指標(biāo)。如裝于機(jī)柜內(nèi)的由微處理器構(gòu)成的控制電路受到裝在同一個機(jī)柜內(nèi)的馬達(dá)的干擾的問題。另一類電磁兼容問題,設(shè)備雖然沒有直接受到干擾的影響,仍達(dá)不到規(guī)定的功能性指標(biāo),但不能通過國家的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),如計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)生超過電磁發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值,或在電磁敏感度、靜電敏感度等方面達(dá)不到要求。 ●電子產(chǎn)品要滿足那些電磁兼...

1電磁兼容設(shè)計(jì)中的實(shí)踐知識

●什么是電磁兼容性問題?

電磁兼容問題可以分為兩類,一類是電子電路、設(shè)備、系統(tǒng)在工作時由于相互干擾或受到外界的干擾,使其達(dá)不到預(yù)期技術(shù)指標(biāo)。如裝于機(jī)柜內(nèi)的由微處理器構(gòu)成的控制電路受到裝在同一個機(jī)柜內(nèi)的馬達(dá)的干擾的問題。另一類電磁兼容問題,設(shè)備雖然沒有直接受到干擾的影響,仍達(dá)不到規(guī)定的功能性指標(biāo),但不能通過國家的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),如計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)生超過電磁發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值,或在電磁敏感度、靜電敏感度等方面達(dá)不到要求。

●電子產(chǎn)品要滿足那些電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)?

**產(chǎn)品要滿足GJB151A、GJB152A標(biāo)準(zhǔn),民用設(shè)備要滿足GB9254、GB6833等標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)內(nèi)規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。**標(biāo)準(zhǔn)比民用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格得多。無論那一種標(biāo)準(zhǔn),其測試都是十分復(fù)雜的,并對測試環(huán)境和設(shè)備有嚴(yán)格的要求,因此測試要到指定的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

●使設(shè)備達(dá)到電磁兼容狀態(tài)的技術(shù)有哪些?

為了使設(shè)備或系統(tǒng)達(dá)到電磁兼容狀態(tài),通常應(yīng)用印制電路板設(shè)計(jì)、屏蔽機(jī)箱、電源線濾波、信號線濾波、接地、電纜設(shè)計(jì)等技術(shù)。

●做電磁兼容設(shè)計(jì)時有那些文獻(xiàn)資源可以利用?

國外在電磁兼容設(shè)計(jì)方面有許多手冊可以參考,國內(nèi)除了一些國外設(shè)計(jì)規(guī)范的中文譯本外,還有“電磁兼容工程設(shè)計(jì)手冊”。如果要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電磁兼容知識,可以參考“電磁兼容原理”。另外北京瑞特電子技術(shù)公司編輯的《電磁兼容與電磁干擾抑制技術(shù)》刊物,提供了實(shí)用而新穎的內(nèi)容。

2電磁屏蔽技術(shù)與材料

.1電磁屏蔽的效果如何評價(jià)?

屏蔽體的有效性用屏蔽效能(SE)來表示,屏蔽效能的定義為:

SE20lg(E1/E2) dB

式中,E1是沒有屏蔽體時測得的場強(qiáng),E2是有屏蔽體時測得的場強(qiáng)。屏蔽效能與場強(qiáng)衰減的關(guān)系如表2-1:

表2-1屏蔽效能與場強(qiáng)衰減的關(guān)系

屏蔽前場強(qiáng)

屏蔽后的場強(qiáng)

衰減量

屏蔽效能(dB)

1

0.1

0.9

20

1

0.01

0.99

40

1

0.001

0.999

60

1

0.0001

0.9999

80

1

0.00001

0.99999

100

1

0.000001

0.999999

120

屏蔽效能越高,每增加20dB的難度越大。民用設(shè)備的機(jī)箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能,而**設(shè)備的機(jī)箱一般需要60dB以上的屏蔽效能。

●什么材料可以作為屏蔽材料?

具有較高導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性的材料可以作為屏蔽材料。常用的屏蔽材料有鋼板、鋁板、鋁箔銅板、銅箔等。隨著對民用產(chǎn)品電磁兼容性要求的嚴(yán)格化,越來越多的廠家采取在塑料機(jī)箱上鍍鎳或銅的方法來實(shí)現(xiàn)屏蔽。

●電磁屏蔽與靜電屏蔽有什么不同?

電磁屏蔽指的是對電磁波的屏蔽,而靜電屏蔽指的是對靜電場的屏蔽。靜電屏蔽要求屏蔽體必須接地。影響屏蔽體電磁屏蔽效能的不是屏蔽體接地與否,而是屏蔽體導(dǎo)電連續(xù)性。破壞屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性的因素有屏蔽體上不同部分的接縫、開口等。電磁屏蔽對屏蔽體的導(dǎo)電性要求要比靜電屏蔽高得多。

●材料的屏蔽效能只與屏蔽材料有關(guān)嗎?

不是,對于實(shí)際的屏蔽機(jī)箱,屏蔽效能在更大程序上依賴于機(jī)箱的結(jié)構(gòu),即導(dǎo)電連續(xù)性。機(jī)箱上的接縫、開口等都是電磁波的泄漏源。穿過機(jī)箱的電纜也是造成機(jī)箱屏蔽效能下降的主要原因。解決機(jī)箱縫隙電磁泄漏的方法是在縫隙處使用電磁密封襯墊。電磁密封襯墊是一種導(dǎo)電的彈性材料,它能夠保持縫隙處的導(dǎo)電連續(xù)性。

機(jī)箱上開口的電磁泄漏與開口的尺寸、輻射源的特性和輻射源到開口的距離有關(guān)。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)開口尺寸和輻射源到開口的距離能夠滿足屏蔽的要求。必要時可以使用截止波導(dǎo)管來達(dá)到即有開口又能阻擋電磁波的目的。

屏蔽機(jī)箱上絕不允許有導(dǎo)線直接穿過。當(dāng)導(dǎo)線必須穿過機(jī)箱時,一定要使用適當(dāng)?shù)臑V波器,或?qū)?dǎo)線進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠帘巍?/span>

●為什么實(shí)際屏蔽體的屏蔽效能往往遠(yuǎn)低于屏蔽材料的屏蔽效能?

這是因?yàn)榇蟛糠衷O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)屏蔽箱時是按照靜電屏蔽原理進(jìn)行的,只重視了機(jī)箱的接地,而忽視了機(jī)箱的導(dǎo)電連續(xù)性和穿過機(jī)箱導(dǎo)線的處理。

●電磁密封襯墊有許多種類,它們各有什么特點(diǎn)?

電磁密封襯墊有一個共同的特點(diǎn):彈性和導(dǎo)電性。任何具備這個特性的材料都可以作為電磁密封襯墊使用。根據(jù)這個要求,現(xiàn)在有各種各樣的電磁密封襯墊主要的幾種如下:

a.導(dǎo)電橡膠:在橡膠中摻入導(dǎo)電顆粒,使這種復(fù)合材料既具有橡膠的彈性,又具有金屬的導(dǎo)電性。但由于要具有良好的屏蔽性能,需要在橡膠中摻入重量達(dá)75%以上的導(dǎo)電顆粒,這已經(jīng)破壞了橡膠的結(jié)構(gòu),實(shí)際的導(dǎo)電橡膠已經(jīng)沒有了純橡膠的彈性好、拉伸強(qiáng)度高等特性。

b.雙重導(dǎo)電橡膠:與傳統(tǒng)的導(dǎo)電橡膠的區(qū)別在于,它不是在橡膠所有部分摻入導(dǎo)電顆粒,而僅在橡膠的外層摻入導(dǎo)電顆粒,這樣獲得的好處是既*大限度地保持了橡膠的彈性,又保證了導(dǎo)電性,是一種新型的屏蔽材料。這種材料的另一個優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低。

c.金屬編織網(wǎng)套:用金屬絲編織成的空心網(wǎng)套。這種材料具有彈性和導(dǎo)電性。

d.橡膠芯編織網(wǎng)套:以橡膠為芯的金屬編織網(wǎng)套。這種材料由于以彈性很好的橡膠為芯,因此彈性很好并且很耐壓。另外由于金屬網(wǎng)套具有很好的導(dǎo)電性,因此這種復(fù)合材料具有很好的彈性和導(dǎo)電性。

e.螺旋管襯墊:用不銹鋼或鈹銅卷成的螺旋管,具有很好的彈性,同時由于不銹鋼和鈹銅都是較好的導(dǎo)體,因此滿足彈性和導(dǎo)電性的要求。特別是用鍍錫鈹銅卷成的螺旋管具有很高的導(dǎo)電性,是目前屏蔽效能*高的屏蔽材料。

f.指形金屬片:用鈹銅作成的彈性金屬片材料。

g.定向金屬導(dǎo)電橡膠:在橡膠中填充方向一致的金屬絲,利用橡膠的彈性和金屬絲的導(dǎo)電性。

●各種電磁密封襯墊各有什么特點(diǎn)?

比較電磁密封襯墊的性能通常從屏蔽效能、彈性、壓縮長久形變、有無環(huán)境密封性、價(jià)格等幾個方面比較。常用襯墊的比較如表2-2所示:

表2-2 各種電磁密封襯墊的特點(diǎn)

襯墊種類

屏蔽效能

彈性

長久形變

環(huán)境密封

價(jià)格

優(yōu)點(diǎn)

不銹鋼螺旋管

價(jià)低

鍍錫鈹銅螺旋管

很高

屏蔽效能高

多重密封螺旋管

較高

有環(huán)境密封、耐久

指形金屬片

壓縮*大、允許切向滑動接觸

空心金屬網(wǎng)套

低頻高/高頻中等

較小

需要的壓力小

橡膠芯金屬網(wǎng)套

低頻高/高頻中等

價(jià)低

傳統(tǒng)導(dǎo)電橡膠

低頻低/高頻高

有環(huán)境密封、高頻屏蔽好

雙重導(dǎo)電橡膠

低頻低/高頻高

有環(huán)境密封、高頻屏蔽好、價(jià)低

定向金屬絲導(dǎo)電橡膠

低頻高/高頻低

有環(huán)境密封、價(jià)低

 

●電磁密封襯墊的屏蔽效能是怎樣測出來的?

有兩種方法,一種方法是測量屏蔽效能,如基于MIL-STD-285或GB/T12190-90的方法,這種方法中將電磁密封襯墊直接安裝到縫隙處,測量縫隙的泄漏。另一種方法是轉(zhuǎn)移阻抗法如QJ2892-97《EMI襯墊的測量與評價(jià)方法》,這種方法通過測量襯墊結(jié)合處的轉(zhuǎn)移阻抗來衡量襯墊的屏蔽效能。后一種方法得到越來越廣泛的應(yīng)用。襯墊的轉(zhuǎn)移阻抗越低,屏蔽效能越高。

●在使用電磁密封襯墊時應(yīng)注意什么?

首先根據(jù)設(shè)備的要求選用適當(dāng)?shù)囊r墊,所謂的“適當(dāng)”是指在屏蔽效能、安裝方式、價(jià)格、壽命等方面的綜合指標(biāo)達(dá)到*優(yōu)。另外要考慮襯墊材料與屏蔽基體之間的電化學(xué)相容性。使用所有襯墊時,都要對襯墊的壓縮進(jìn)行限位,防止過量壓縮而造成襯墊的損壞。

●屏蔽機(jī)箱的通風(fēng)口怎樣處理?

當(dāng)對通風(fēng)量的要求不高時,可以使用穿孔金屬板,只要孔的直徑足夠小,就能夠達(dá)到所所要求的屏蔽效能。當(dāng)對通風(fēng)量的要求高時,必須使用截止波導(dǎo)通風(fēng)板(蜂窩板),否則不能兼顧屏蔽和通風(fēng)量的要求。如果對屏蔽要求不高,并且環(huán)境條件較好,可以使用鋁箔制成的蜂窩板,這種產(chǎn)品的價(jià)格低,但強(qiáng)度差,易損壞。如果對屏蔽的要求高,或環(huán)境惡劣(如**環(huán)境),則要使用銅制或鋼制蜂窩板,這種產(chǎn)品各方面性能優(yōu)越,但價(jià)格較高。

●什么是屏蔽膠帶,它有什么用途?

屏蔽膠帶是由銅箔或鋁箔等高導(dǎo)電性材料附上導(dǎo)電膠構(gòu)成的。主要用于縫隙的屏蔽和電纜屏蔽層的端接。

●使用屏蔽膠帶時要注意什么問題?

使用屏蔽膠帶時要注意用力壓緊,只有這樣才能使金屬箔與另一部分金屬實(shí)現(xiàn)良好電接觸,達(dá)到使機(jī)箱導(dǎo)電連續(xù)性的目的。

●選擇屏蔽產(chǎn)品時應(yīng)考慮什么問題?

在選擇屏蔽產(chǎn)品時應(yīng)考慮下列因素:

·工作頻率

·成本

·屏蔽/接地/其它

·屏蔽材料與基體的電化學(xué)相容性

·衰減特性

·電氣要求

·腐蝕的考慮

·緊固/安裝方法

·材料厚度/合金

·工作環(huán)境

·貯存環(huán)境

·空間/重量的考慮

·載荷/力

·核、生物、化學(xué)

·**性

 

·壽命

·重復(fù)使用性