电子组装工艺与设备(大二下学期)第5章电子设备电磁兼容

第五章电子设备电磁兼容设计第一节概述电磁干扰的危害•对电子系统、设备的危害•对武器、军事、医用设备的危害•电磁能对人体的危害基本概念•电磁骚扰和电磁干扰电磁骚扰：是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁干扰：是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。是由电磁骚扰引起的后果。•电磁敏感度是指在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。通常以电平来表示，敏感度电平越小，说明敏感度越高，抗扰度就越低；而敏感度电平越高，说明敏感度越低，抗扰度也就越高。•电磁兼容性指的是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。含义：1、设备或系统产生的电磁发射，不致影响其他设备或系统的功能；2、设备或系统本身的功能不受其他干扰的影响。是评价一台电子设备对环境造成的电磁污染的危害程度和抵御电磁污染的能力。电磁干扰的三要素•电磁干扰源；•对该干扰能量敏感的接收器；•将电磁干扰传输到接收器的耦合通道。•干扰源自然干扰源：天电噪声、宇宙噪声人为干扰源：放电噪声源、电器噪声源、设备内部噪声源•电晕放电噪声源：高压输电线等•火花放电噪声源：电器设备（电机）、开关设备、机动车辆、电车、照明器等•工频噪声源•射频噪声源：广播发射机和雷达、工业及医疗用的射频设备和超声仪器等•电子开关•设备内部：交流噪声，不同信号的感应以及寄生振荡等•噪声干扰的传播途径•传导干扰是指沿着导体传播的干扰。在干扰源和接收器之间要有完整的电路连接。1）沿电源线传导的干扰2）通过公共电源内阻的耦合3）通过公共地线阻抗的耦合1）沿电源线传导的干扰在电网中连接着各种电气、电子和机械设备,这些设备在启动、工作、切断时都要向电网传输频谱相当宽的电磁干扰。由上图可看出干扰源（电动机）的干扰通过电源线直接传输到了接收器（信号电路）上。电源电动机信号电路传导干扰2）通过公共电源内阻的耦合当两个甚至几个设备或电路单元共用一个电源时,如上图所示,由于电源内阻Rs和公共阻抗R的作用,电路2的电流发生任何变化都会影响电路1的电压。电路1电路2RsUgR3）通过公共地线阻抗的耦合在电子系统或电子设备内部,往往几个设备或电路单元的电流经一条公共地线,如上图所示。各设备或单元的电流在流过地线阻抗Rg时就产生压降,造成各单元对地电压的相互影响和牵制。由图可见,电路1、2的对地电压为Ug=（I1+I2）Rg任一电路的电流变化势必会影响另一电路的对地电压。电路1电路2UgUgRgI1I2•辐射干扰是指通过空间传播的电磁干扰。干扰源的周围空间可划分两个区域：近场区：紧靠干扰源的区域；（或感应场区）远场区：距离大于λ/（2π）的区域。（或辐射场区）1）电容性耦合（电场传播）：导线1是噪声源，V1为噪声源电压，导线2是被干扰电路，VN是接收电路和地之间的噪声电压；电容C12是导线1和2之间的分布电容；C1G是导线1和地之间的电容；C2G是导线2和地之间的总电容；R是导线2至地的电阻。VN12导线C2GC12RC1GV1V1VNC1GC12C2GR导出噪声电压为：在大多数情况下，R比C12与C2G的和小得多，即故可以简化为：VN=jRC12V1由上式可以看出，噪声电压VN与噪声源的电压V1和频率大小、接收电路输入阻抗R以及两电路之间的分布电容C12有关。12G122G12121122g2G2G2GNV)CR(C1jω)CCC(jωVCjω1C1/jωRCR/jωC1/jωR)CR/(jωV)]C[jw(C1R2G122）电感性耦合（磁场传播）导线1和2是两相互靠近的导线，设其中1是噪声源，V1是噪声源电压，I1为噪声源电流；导线2是接收电路；M是导线1、2之间的互感，VN为噪声电压。VN12导线R2R1RMV1V1MR2RI1VN=jωMI1VNI1R1接收电路2由地构成封闭回路如图所示得出：VN=jBAcosθ或者：VN=jMI1噪声电压与噪声源的电流、频率大小、磁通密度、接收回路包围的面积等有关。面积AR1R2VN=jωBAcosθ电子设备的电磁兼容设计•EMC设计的目标使设备或系统能在预定的电磁环境中正常、稳定的工作，并对该电磁环境中的任何事物不构成电磁骚扰，即实现电磁兼容。•电磁干扰的抑制1）抑制电磁干扰源；2）切断电磁干扰耦合途径；3）降低电磁敏感装置的敏感性。一方面，设备或系统本身应选用相互干扰最小的设备、电路或部件，并进行合理布局；再就是通过屏蔽、滤波、接地及电路隔离技术，切断电磁干扰的耦合途径，抑制电磁干扰。对于场的干扰：采取隔离或屏蔽对于电路的干扰：采取滤波、合理布局、合理设计地线系统等