4.4 電子產(chǎn)品的電磁兼容

電子產(chǎn)品制造技術(shù)主講教師李水

第4章電子產(chǎn)品安全防護(hù)與電磁兼容4.1電子產(chǎn)品的防護(hù)與防腐4.2電子產(chǎn)品的散熱4.3電子產(chǎn)品的防振4.4電子產(chǎn)品的電磁兼容性4.5電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)2第4章電子產(chǎn)品安全防護(hù)與電磁兼容4.4.1電磁兼容性概述4.4.2電磁干擾的三要素4.4.3電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)要求4.4.4屏蔽與屏蔽措施4.4.5接地4.4.6濾波教學(xué)目標(biāo)1.掌握電子產(chǎn)品在電磁兼容設(shè)計(jì)中采取的措施44.4電子產(chǎn)品的電磁兼容性4.4.1電磁兼容性概述電子設(shè)備的電磁兼容性電磁兼容性（Electromagnetic

compatipility簡(jiǎn)稱EMC）－－為了保證器件、設(shè)備或系統(tǒng)在所處的環(huán)境中良好運(yùn)行，既要控制騷擾源的電磁發(fā)射，又要提高騷擾對(duì)象的抗擾度。54.4.1電磁兼容性概述國(guó)際電工委員會(huì)IEC

：Internationalelectrotechnicalcommission無線電干擾特別委員會(huì)簡(jiǎn)稱CISPR——1934年成立，專門研究無線電干擾問題，制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，旨在保護(hù)廣播接收效果。電磁兼容委員會(huì)TC77——成立于1981年的。TC77關(guān)心EMC所涉及的頻率范圍及產(chǎn)品。專門制定國(guó)際上比較完整和系統(tǒng)的抗擾度基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。64.4.1電磁兼容性概述我國(guó)的EMC：1986年成立了全國(guó)無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，開始有組織有系統(tǒng)地對(duì)應(yīng)CISPR/IEC開展國(guó)內(nèi)EMC標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前我國(guó)已制定了六十多項(xiàng)EMC國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)為GB4365-1995電磁兼容術(shù)語；GB/T6113-1995無線電干擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范。74.4.2電磁干擾的三要素構(gòu)成電磁干擾包括三個(gè)要素：電磁干擾源、干擾傳播途徑、敏感設(shè)備.84.4.2電磁干擾的三要素1．電磁干擾源（1）電磁干擾的傳播傳導(dǎo)耦合方式傳導(dǎo)耦合必須在騷擾源和敏感源之間有完整的電路連接。這個(gè)傳輸電路可包括導(dǎo)線、設(shè)備的導(dǎo)電部件、供電電源、公共阻抗、接地平面、電阻、電感、電容、和互感元件等。9(1)電磁干擾的傳播

沿電源線的傳導(dǎo)干擾公共地線阻抗耦合

合傳導(dǎo)耦合方式

10(1)電磁干擾的傳播輻射耦合方式:輻射耦合是通過介質(zhì)以輻射電磁波形式傳播，騷擾能量按電磁波的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。干擾源的空間可劃分為兩個(gè)區(qū)域：近場(chǎng)區(qū)（感應(yīng)區(qū)）：主要有電容耦合和電感耦合兩種形式電容耦合途徑電感耦合途徑11(1)電磁干擾的傳播近場(chǎng)區(qū)電容耦合途徑電感耦合途徑12(1)電磁干擾的傳播遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)：常見的輻射耦合有三種：①騷擾源天線發(fā)射的電磁波被敏感設(shè)備天線意外接收，稱為天線對(duì)天線耦合；②空間電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合，稱為場(chǎng)對(duì)線的耦合；③兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)感應(yīng)，稱為線對(duì)線感應(yīng)耦合。電容耦合途徑電感耦合途徑134.4.3電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)要求電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)包括：限制干擾源的電磁發(fā)射、控制電磁干擾的傳播以及增強(qiáng)敏感設(shè)備的抗干擾能力。1、優(yōu)化信號(hào)設(shè)計(jì)2.完善線路設(shè)計(jì)3.屏蔽4.接地與搭接5、濾波6、合理布局144.4.4屏蔽與屏蔽措施用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻挠靡砸种齐妶?chǎng)、磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)干擾的盒、殼、板和柵、管等措施稱為屏蔽。屏蔽有兩個(gè)目的，一是限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄露出該內(nèi)部區(qū)域，二是防止外來的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域。151.屏蔽與屏蔽措施根據(jù)其抑制功能不同，屏蔽可分為：電屏蔽即靜電場(chǎng)或交變電場(chǎng)的屏蔽，用于防止和抑制寄生的電容耦合，隔離靜電或交變電場(chǎng)的干擾。磁屏蔽即對(duì)恒磁場(chǎng)或交變磁揚(yáng)的屏蔽，用于防止磁感應(yīng)，抑制寄生電感耦合，隔離磁場(chǎng)的干擾。電磁屏蔽即電磁場(chǎng)的屏蔽，用于防止和抑制高頻交變電磁場(chǎng)(f≥150kHz)的干擾，即隔離電磁耦合和輻射電磁場(chǎng)的干擾。161.屏蔽與屏蔽措施(1)電場(chǎng)屏蔽1)電場(chǎng)屏蔽的原理在干擾源和敏感單元之間設(shè)置良好接地的金屬屏障，就可抑制干擾源電場(chǎng)對(duì)敏感設(shè)備的影響。

171.屏蔽與屏蔽措施2)電屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)要減少電場(chǎng)所引起的干擾，可采取以下措施：屏蔽體必須良好接地。正確選擇接地點(diǎn)。屏蔽體的接地點(diǎn)應(yīng)靠近被屏蔽的低電平元件的入地點(diǎn)，避免低電平電路的地線流過較大的地電流。合理設(shè)計(jì)屏蔽體的形狀。用全封閉的盒體最好。選擇導(dǎo)電性能好的導(dǎo)體做屏蔽體。如銅、鋁等，高頻時(shí)，屏蔽體表面鍍銀。18(2)磁場(chǎng)的屏蔽1)屏蔽原理對(duì)恒磁場(chǎng)或低頻交變磁揚(yáng)（100kHz）的屏蔽，其屏蔽的方法是選用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等）進(jìn)行磁分路。磁場(chǎng)有磁力線，磁力線所通過的路徑稱為磁路。磁路具有磁阻，如果磁路橫截面是均勻的，且磁場(chǎng)也是均勻的。磁導(dǎo)率越大，磁阻就越小。由于鐵磁性材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率大得多，所以鐵磁性材料的磁阻很小。將鐵磁性材料置于磁場(chǎng)中時(shí)，磁通將主要通過鐵磁性材料，而通過空氣的磁通將大為減小，從而起到磁場(chǎng)屏蔽作用。SlΦ圖

磁路與磁阻19(2)磁場(chǎng)的屏蔽（2）低頻磁屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)選擇相對(duì)磁導(dǎo)率高的材料做屏蔽體。被屏蔽元件和屏蔽盒之間選擇合適的間隙。選擇足夠的屏蔽盒壁厚t。增大壁厚t有利于減小磁阻，使得磁分路效果更加明顯，但壁厚t的大小還應(yīng)考慮成本、制造工藝、結(jié)構(gòu)尺寸等因素。注意屏蔽盒的安裝方向，對(duì)于橫截面為矩形的屏蔽盒，安裝時(shí)應(yīng)使其長(zhǎng)邊平行于磁力線方向20(2)磁場(chǎng)的屏蔽（3）低頻磁場(chǎng)屏蔽的結(jié)構(gòu)由于磁場(chǎng)屏蔽是通過選用高磁導(dǎo)率材料進(jìn)行磁分路來實(shí)現(xiàn)的，因此，在磁場(chǎng)屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要圍繞減少磁阻工作開展，具體可采取以下措施。21(2)磁場(chǎng)的屏蔽減小屏蔽盒（罩）接縫的磁阻:接縫的連接工藝及結(jié)構(gòu)對(duì)屏蔽效能的影響很大，應(yīng)根據(jù)使用要求合理設(shè)計(jì)，常用的連接方式有熔焊、點(diǎn)焊、鉚釘和螺釘連接。屏蔽盒（罩）接縫位置應(yīng)平行于磁場(chǎng):在屏蔽體壁內(nèi)，當(dāng)屏蔽體的接縫與磁通流經(jīng)的方向垂直時(shí)，所呈現(xiàn)的磁阻就會(huì)增加，屏蔽效能就明顯下降。22(2)磁場(chǎng)的屏蔽23(2)磁場(chǎng)的屏蔽正確布置屏蔽盒（罩）上的通風(fēng)孔和接線孔屏蔽盒（罩）上開通風(fēng)孔、接線孔，應(yīng)注意其尺寸大小和方向布局，要求是盡量少削弱導(dǎo)磁截面積和不增加導(dǎo)磁回路的長(zhǎng)度，即盡量減少屏蔽體磁阻。24(2)磁場(chǎng)的屏蔽雙層磁屏蔽要想得到高的屏蔽效果，往往采取選用高磁導(dǎo)率材料和增加材料厚度的辦法，但是，選用高磁導(dǎo)率材料和增加材料厚度都是有限度的，此時(shí)，可以采用雙層磁屏蔽結(jié)構(gòu)。25(3)電磁場(chǎng)屏蔽電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施。1)屏蔽原理利用導(dǎo)電良好的屏蔽材料對(duì)干擾電磁波的反射作用和吸收作用。反射作用：利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)，即其對(duì)原干擾磁場(chǎng)的排斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的電磁場(chǎng)。P100吸收作用：由于高頻電磁場(chǎng)在金屬板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)渦流，金屬又具有一定的電阻，因此屏蔽體中的感應(yīng)渦流就會(huì)變?yōu)闊崮芏霈F(xiàn)能量耗損，從而使電磁場(chǎng)得到吸收衰減。264.4.5接地接地技術(shù)是任何電子、電氣設(shè)備都必須采用的重要技術(shù)，它不僅是保護(hù)設(shè)施和人身安全的必要手段，也是抑制電磁噪聲、控制電磁干擾、保證設(shè)備可靠性的重要技術(shù)措施之一。在設(shè)計(jì)中如果能把接地和屏蔽正確使用，對(duì)實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的防干擾將起著事半功倍的作用。271.

接地技術(shù)電子設(shè)備中的“接地”有兩個(gè)含義，一是真正接大地的地方；另一是在電路上某一點(diǎn)，即將直流電源的某極人為地指定作為這單元地電壓參考點(diǎn)的“地”，設(shè)其電壓為零，基本上與大地的地?zé)o關(guān)連。

(1)安全接地設(shè)備接地的一個(gè)主要目的是為了安全。漏電保護(hù):為雷擊電流提供一條泄放路徑。對(duì)于許多靜電敏感的場(chǎng)合，接地還是泄放電荷的主要手段。

281.接地技術(shù)三相四線制接地系統(tǒng)三相五線制接地系統(tǒng)

294.4.6濾波1.濾波電路濾波指讓某些頻率的目標(biāo)信號(hào)電流通過，而不讓其余頻段的信號(hào)電流通過的無源四端網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為濾波電路（也稱為濾波器）。根據(jù)所通過的頻帶不同，又分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。濾波器是抑制饋線干擾最有效的手段之一，也可選擇適宜的鐵氧體材料（如EMI磁珠，如圖所示）作為元器件的引線接入電路使干擾電流損耗殆盡，達(dá)到濾波目的。302.濾波器的分類根據(jù)通帶和阻帶的范圍，濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器。低通濾波器：設(shè)備的電源饋線、進(jìn)出設(shè)備的控制線及進(jìn)出屏蔽盒的某些導(dǎo)線，應(yīng)加低通濾波器，以避免這些導(dǎo)線對(duì)外界形成干擾或免受