电子设备的电磁兼容探析

徐利红

（江苏财经职业技术学院电子工程系,江苏淮安 223001）

电子设备的电磁兼容探析

徐利红

（江苏财经职业技术学院电子工程系,江苏淮安 223001）

随着科学技术的快速发展,电气和电子设备或系统的数量及种类不断增加,使得电磁环境日益复杂。在复杂的电磁环境中,各种设备或系统能否正常工作,成为一个亟待解决的问题。通过对电磁兼容进行概述,详细分析干扰源、干扰的传递途径,并介绍有效抑制和防止干扰的各种措施及其原理,以期进一步提高电子设备的工作效率。

电子设备;电磁兼容性;干扰源;有效抑制

1 引言

电子设备的广泛应用和发展,必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。这说明电子设备不可避免地在电磁环境 （EME）中工作。因此,必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力。电磁兼容性 （EMC）是一门关于抗电磁干扰 （E M I）影响的科学。目前,就世界范围来说,电磁兼容性问题已经形成一门新的学科。电磁兼容的中心课题是研究控制和消除电磁干扰,使电子设备或系统与其他设备联系在一起工作时,不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。

EMC的要求有两方面:一是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值 （不干扰其他电子产品）;二是指仪器具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性（不被其他电子产品干扰）[1]。控制和消除电磁干扰,使电子设备或系统与其他设备在一起工作时,不引起任何部分的工作性能的恶化或降低,是电磁兼容研究的中心课题。

2 电磁干扰的三个基本要素

电磁干扰（EM I）是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音。任何一个电磁干扰的发生三个必备条件是:首先应具有干扰源;其次要有传播干扰能量的途径和通道;然后还必须有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备。因此干扰源、干扰传播途径 （或传输通道）和敏感设备称为电磁干扰的三个基本要素。

3 电磁干扰源的分类

3.1 内部干扰

内部干扰是指电子设备内部各元器件之间的相互干扰,包括以下几种。（1）工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰;（2）信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合,或导线之间的互感造成的干扰;（3）设备或系统内部某些元件发热,影响元件本身或其他元件的稳定性造成的干扰;（4）大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其他部件造成的干扰。

3.2 外部干扰

外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰,包括以下几种。（1）外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统;（2）外部大功率的设备在空间产生很强的磁场,通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统;（3）空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰;（4）工作环境温度不稳定,引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰;（5）由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。

4 干扰的传递途径

当干扰源的频率较高、干扰信号的波长又比被干扰的对象结构尺寸小,或者干扰源与被干扰者之间的距离 rµλ/2π时,则干扰信号可以认为是辐射场,它以平面电磁波形式向外辐射电磁场能量进人被干扰对象的通路。干扰信号以漏电和耦合式,通过绝缘支撑等 （包括空气）为媒介,经公共阻抗的耦合进入被干扰的线路、设备或系统。干扰信号可以通过直接传导方式引入线路、设备或系统。

5 电磁兼容性设计的基本原理

5.1 接地

接地有三个作用:接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位,保证电路系统能稳定地干作。防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放,否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。当发生直接雷电的电磁感应时,可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其他原因直接与机壳相通时,可避免操作人员的触电事故发生。因此,接地是抑制噪声防止干扰的主要方法[2]。为了防止雷击可能造成的人身安全和设备损坏,电子设备的机壳等必须用接地保护。电子设备的机壳和机房的金属构件等,必须与大地相连接,而且接地电阻一般要很小,不能超过规定值。

电路的接地方式基本上有三类,即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中,只有一个物理点被定义为接地参考点。其他各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引线的长度最短。接地平面,可以是设备的底板,也可以是贯通整个系统的地导线,在比较大的系统中,还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点,利用旁路电容和接地平面连接起来,但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

5.2 屏蔽

屏蔽体具有减弱干扰的功能。选择屏蔽体材料的原则有以下几点:当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。当干扰电磁波的频率较低时,要采用高磁导率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体[3]。

5.3 其他抑制干扰方法

（1）滤波。滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显著地减小传导干扰的电平,对于干扰信号有良好的抑制能力,从而起到其他干扰抑制难以起到的作用。

（2）正确选用无源元件。元件本身可能就是一个干扰源,因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。实用的无源元件并不是“理想”的,其特性与理想的特性是有差异的。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

（3）电路技术。有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求,可以结合屏蔽,采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路,对地或对其他导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。另外,还可采用其他一些电路技术,例如接点网络、整形电路、积分电路和选通电路等等[4]。总之,采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

由于电子技术应用广泛,而且各种干扰设备的辐射很复杂,要完全消除电磁干扰是不可能的。但是,根据电磁兼容性原理,可以采取许多技术措施减小电磁干扰,使电磁干扰控制到一定范围内,从而保证系统或设备的兼容性。在实际工作中,要解决电磁兼容问题,必须从分析、排查电磁干扰入手。只有不断地研究和掌握自然的与非自然的电磁干扰基本原理,运用先进的监测设备和科学的测量方法,才能有效地做好电磁兼容工作。保证设备的电磁兼容性是一项复杂的技术任务,有效地解决电磁兼容问题在日常生产生活中具有重要的意义。我们要在这方面有所突破,有所发展,就要掌握有关电磁兼容的基本原理,认真分析,敢于创新,就一定能找到比较稳妥的解决问题方法。

[1]郭银景.电磁兼容原理及应用教程 [M].北京:清华大学出版社,2004.

[2]郑军奇.电磁兼容技术之产品研发与认证 [M].北京:电子工业出版社,2006.

[3]邹利群,毕文辉.电子测量中的屏蔽技术 [J].仪器仪表用户,2006,（1）:13-16.

[4]邱成悌.电子设备结构设计原理 （修订本）[M].南京:东南大学出版社,2005.

Abstract:W ith the rapid development of science and technology,the number and types of electrical and electronic equipment or systems increase continuously.In a complex electromagnetic environment,it becomes a pressing problem whether a variety of equip2 ment or system canwork or not.Thispaperprovides an overview of EMC and amore detailed analysisof the interference source and in2 terference pathway and describes effective interference suppression and prevention measures and principles in order to improve the working efficiency of electronic equipment.

Key words:electronic equipment;electromagnetic compatibility;interference;inhibit

（责任编辑:刘东旭）

Electromagnetic Compatibility of Electron ic Equipment

XU Li2hong
（Department of Electronic Engineering,Jiangsu Vocational and Technical College of Finance&Economics,Huaiπan 223001,China）

T M937

A

1001-7836（2010）12-0203-02

10.3969/j.issn.1001-7836.2010.12.080

2010-08-11

徐利红 （1984-）,女,江苏淮安人,助教,从事电子信息技术研究。