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電磁兼容設計準則

作者: 時(shí)間:2011-06-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

1.1電子線(xiàn)路設計準則
電子線(xiàn)路設計者往往只考慮產(chǎn)品的功能,而沒(méi)有將功能和電磁兼容性綜合考慮,因此產(chǎn)品在完成其功能的同時(shí),也產(chǎn)生了大量的功能性騷擾及其它騷擾。而且,不能滿(mǎn)足敏感度要求。
電子線(xiàn)路的電磁兼容性設計應從以下幾方面考慮:

1.1.1元件選擇
在大多數情況下,電路的基本元件滿(mǎn)足電磁特性的程度將決定著(zhù)功能單元和最后的設備滿(mǎn)足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)。因為是否能實(shí)現電磁兼容性往往是由遠離基頻的元件響應特性來(lái)決定的。而在許多情況下,電路裝配又決定著(zhù)帶外響應(例如引線(xiàn)長(cháng)度)和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規則是:
⑴在高頻時(shí),和引線(xiàn)型電容器相比,應優(yōu)先進(jìn)用引線(xiàn)電感小的穿心電容器或支座電容器來(lái)濾波。
⑵在必須使用引線(xiàn)式電容時(shí),應考慮引線(xiàn)電感對濾波效率的影響。
⑶鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時(shí)性介質(zhì)擊穿,因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里,應該使用固體電容器。
⑷使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。
⑸大電感寄生電容大,為了提高低頻部分的插損,不要使用單節濾波器,而應該使用若干小電感組成的多節濾波器。
⑹使用磁芯電感要注意飽和特性,特別要注意高電平脈沖會(huì )降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。
⑺盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。
⑻選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。
⑼用于敏感電路的電源變壓器應該有靜電屏蔽,屏蔽殼體和變壓器殼體都應接地。
⑽設備內部的互連信號線(xiàn)必須使用屏蔽線(xiàn),以防它們之間的騷擾耦合。
⑾為使每個(gè)屏蔽體都與各自的插針相連,應選用插針足夠多的插頭座。

1.1.2電設計
每種單元都可以描述為接收一個(gè)輸入信號、并對輸入信號進(jìn)行加工,然后在輸出端輸出加工過(guò)的信號。必須考慮在輸入端可能存在的不希望有的信號,也要考慮經(jīng)過(guò)輸入端之外的其它通路進(jìn)入的無(wú)用信號。最好在輸入點(diǎn)上處理這些無(wú)用信號。

1.1.2.1電源
設備電源的EMI耦合涉及對供電線(xiàn)上的傳導發(fā)射(主電源諧波、差?;蚬材K沧?、無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機的窄帶信號)的敏感度和傳導到供電線(xiàn)上的發(fā)射。在設備內電源廣泛地同其它功能相連,一方面電源中產(chǎn)生的無(wú)用信號可以很容易地耦合到各功能單元中去,另一方面,一個(gè)單元中的無(wú)用信號可能通過(guò)電源的(公共阻抗)耦合到其它單元去。因此,從電磁兼容的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)首先要關(guān)心電源。
⑴在可能的條件下,單獨為各功能單元供電。
⑵使用公共電源的所有電路盡可能彼此靠近。
⑶使用公共電源的所有電路必須互相兼容。
⑷應在交直流干線(xiàn)上使用電源濾波器,以防外部騷擾通過(guò)電源進(jìn)入設備,防止開(kāi)關(guān)瞬變和設備內部產(chǎn)生的其它信號進(jìn)入初級電源。
⑸有效隔離電源的輸入和輸出線(xiàn)及濾波器的輸入和輸出線(xiàn)。
⑹對電源進(jìn)行有效的電磁場(chǎng)屏蔽,特別是開(kāi)關(guān)電源。
⑺開(kāi)關(guān)電源會(huì )引起高頻輻射和傳導騷擾,但它又有排斥電力線(xiàn)瞬變的優(yōu)點(diǎn)(典型調壓器則不能)。
⑻整流二極管應工作在最低的電流密度上(與最大額定電流成正比)。
⑼對所有電路功能狀態(tài)電源都應保持低輸出阻抗,即使在射頻范圍,輸出電容也應呈現低阻抗。
⑽保證穩壓器有足夠快的響應時(shí)間,以便抑制高頻紋波和瞬變加載作用。
⑾為穩壓二極管提供足夠的射頻旁路。
⑿合理屏蔽和小心地把高壓電源同敏感電路隔離開(kāi)。
⒀電源變壓器應該是對稱(chēng)平衡的,而不應該是功率配平的。
⒁對于變壓器所用鐵芯材料應取其飽和磁感應強度Bm的下限值。無(wú)論什么情況下必須保證不使鐵芯驅動(dòng)到飽和狀態(tài)。
⒂變壓器鐵芯結構應優(yōu)選D型和C型,E型最次之。
⒃用靜電屏蔽的電源變壓器抑制電源線(xiàn)上的共模騷擾,多重屏蔽隔離變壓器(超隔)有更好的性能。

1.1.2.2控制單元
⑴控制單元和設備主體往往離得較遠,因此必須正確運用接地和屏蔽方法,防止構成地環(huán)路和耦合無(wú)用信號。
⑵控制單元內主要的無(wú)用信號源是那些能突然斷開(kāi)控制信號通道的元件。如開(kāi)關(guān)、繼電器、可控硅整流器、開(kāi)關(guān)二極管等。
⑶各種產(chǎn)生無(wú)用信號的開(kāi)關(guān)同感性負載一起運行時(shí),就會(huì )產(chǎn)生嚴重的瞬變過(guò)程。
⑷盡量減少陡峭波前瞬態(tài)過(guò)程,應限制接通和斷開(kāi)時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)的浪涌電流。
⑸如果必要,可使用RC網(wǎng)絡(luò )或二級管來(lái)抑制開(kāi)關(guān)瞬變。
⑹如有必要,則使用緩沖或減振器來(lái)減小繼電器觸點(diǎn)的振動(dòng)。

1.1.2.3
由于它們應用廣泛,能影響無(wú)用信號的產(chǎn)生和耦合,所以必須對提出嚴格的電磁兼容性設計要求。
的布局應設計成最短的距離上傳送低電平信號,否則易引入騷擾。
⑵放大器占有帶寬應和有用信號匹配。必須控制放大器的帶外響應。帶寬過(guò)寬易將無(wú)用信號放大或產(chǎn)生寄生振蕩。
⑶要注意多級放大器各級之間的去耦。
⑷對所有放大器的輸入端進(jìn)行去耦,只讓有用信號進(jìn)入放大器。
⑸工作頻率低于1MHz的放大器,采用平衡輸入式為好(特別是音頻放大器)。
⑹運算放大器的噪聲比晶體管的噪聲電平高,為21/2倍以上。
⑺應將瞬時(shí)大電流負載的電源與運算放大器的電源分開(kāi),防止運算放大器電源線(xiàn)的瞬時(shí)欠壓狀態(tài)。
⑻隔離放大器的輸入變壓器,初次級間應有效地屏蔽隔離。
⑼用輸入變壓器來(lái)斷開(kāi)到遠端音頻輸入電路的任何地環(huán)路。
⑽音頻輸入變壓器應是磁屏蔽的,以免拾取電源磁場(chǎng)騷擾。
⑾音頻放大器應該用平衡輸入式,并用屏蔽雙絞線(xiàn)對作輸入信號線(xiàn)。
⑿音頻增益(音量)控制應在高增益前置放大器之后,否則控制時(shí)它的走線(xiàn)上的噪聲和騷擾拾取電平將成為低電平輸入信號的可觀(guān)部分。
⒀音頻放大器若用開(kāi)關(guān)電源,要用20KHz或更高的開(kāi)關(guān)速度。

1.1.2.4數字電路
數字和模擬設備的發(fā)射和敏感特性不同的,一般不能用對數字信號濾波的方法來(lái)實(shí)現電磁兼容。例如,通常產(chǎn)生窄帶騷擾,并常常對連續波騷擾敏感;數字電路常常產(chǎn)生寬帶騷擾,并對尖峰脈沖騷擾敏感??刂茢底蛛娐返陌l(fā)射和敏感所采用的屏蔽、濾波的范圍和程度要根據數字電路單元的性能、電路元器件的速率來(lái)決定。
數字系統誤動(dòng)作的重要原因中,絕大多數起因于機殼地、信號地的電位波動(dòng)。集成電路0V端電位發(fā)生變化時(shí),它的工作狀態(tài)便不穩定,從而影響下一級輸入端狀況,下一級也會(huì )不穩定。0V線(xiàn)電位的變化是接地線(xiàn)本身有電感和直流電阻所致。
⑴必須選擇電路功能允許的最慢的上升時(shí)間和下降時(shí)間,以限制產(chǎn)生不必要的高頻分量。
⑵避免產(chǎn)生和使用不必要的高邏輯電平。如能用5V電平的就不要用12V電平。
⑶時(shí)鐘頻率應在工作允許的條件下選用最低的。
⑷要防止數據脈沖通過(guò)濾波和二次穩壓電源耦合到直流電源總線(xiàn)上去。
⑸數字電路的輸入、輸出線(xiàn)不要緊靠時(shí)鐘或振蕩器線(xiàn)、電源線(xiàn)等電磁熱線(xiàn),也不要緊靠復位線(xiàn)、中斷線(xiàn)、控制線(xiàn)等脆弱信號線(xiàn)。
⑹只要可能,就應在低阻抗點(diǎn)上連接數字電路的輸入和輸出端,或用阻抗變換緩沖級。
⑺要嚴格限制脈沖波形的尖峰、過(guò)沖和阻尼振蕩。
⑻若用脈沖變壓器,應是有屏蔽的。
⑼必須對電源線(xiàn)、控制線(xiàn)去耦,以防止外部騷擾進(jìn)入。
⑽不要用長(cháng)的、非屏蔽的信號線(xiàn)。印制線(xiàn)長(cháng)度達每ns上升時(shí)間大約5cm就要考慮匹配端接。
⑾注意到光電隔離器對差模騷擾有抑制效果,而對共模騷擾去沒(méi)有明顯作用。
⑿印制導線(xiàn)的電感分量在產(chǎn)生公共阻抗耦合方面起著(zhù)主導作用。電源線(xiàn),尤其地線(xiàn)條要盡量粗、短。
⒀對有暫態(tài)陡峭電源電流的器件和易受電源噪聲影響的器件,要在其近旁接入高頻特性好的電容器去耦。
⒁在每個(gè)印制板電源入口處裝1個(gè)LCL形T型濾波器防止來(lái)自電源的沖擊輸入。
⒂用屏蔽網(wǎng)(編織帶)和鐵氧體夾卡改善扁平電纜的抗騷擾性能。
⒃從2層印制電路板改為多層印制電路板,很容易使發(fā)射和抗擾度性能提高10倍。
⒄“五—五”規則可以幫助你決策。即時(shí)鐘頻率大于5MHz或者脈沖上升時(shí)間小于5ns,宜于選擇多層電路板。
⒅用手工布關(guān)鍵線(xiàn)(時(shí)鐘、高速重復控制信號、復位線(xiàn)、中繼線(xiàn)、I/O線(xiàn)等)。若用自動(dòng)布線(xiàn)必須仔細檢查和修改違反EMI控制的地方。

1.1.2.5其他
⑴去耦
消除公共阻抗耦合有害影響的措施是去耦。去耦濾波器的關(guān)鍵元件是引線(xiàn)盡可能短的高頻電容器。
⑵隔離
①注意地環(huán)路形成共模騷擾。
②用隔離變壓器切斷地環(huán)路,最適用于信號不含直流分量時(shí)。寬帶信號不宜用它。在工業(yè)領(lǐng)域,把含直流分量的信號調制成交流信號,經(jīng)電壓或電流互感器將其送到接收端再進(jìn)行解調。非理想的變壓器在初級和次級之間存在分布電容,該分布電容允許騷擾經(jīng)變壓器進(jìn)行耦合,因而該分布電容的大小直接影響它的高頻隔離性能。也就是說(shuō),該分布電容為信號進(jìn)人電網(wǎng)提供了通道。所以在選擇變壓器時(shí),必須考慮分布電容的大小。在使用變壓器時(shí),必須加靜電屏蔽(法拉第屏蔽)并接地,這可減小分布參數,因為靜電屏蔽破壞了初、次級問(wèn)的直接耦合,困而也就能降低傳導騷擾。
為了更好地降低分布電容,提高開(kāi)關(guān)變壓器的共模抑制性能,可采用三層屏蔽:第一層屏蔽連接到初級的電位端;第二層屏蔽連接到次級的低電位端,中心法拉第屏蔽連接到變壓器的外殼及安全地。
③光電耦合器隔離法。
因輸入和輸出線(xiàn)性關(guān)系差,不宜直接用于模擬信號,但最適于傳輸數字信號。用光脈寬調制法,就能傳輸含直流分量的模擬信號,而且有優(yōu)良的線(xiàn)性效果。
⑶提高抵抗共模騷擾能力的方法
有時(shí)很難用隔離器件切斷地環(huán)路,例如兩設備必須直流連接。這時(shí)只能采取措施把地環(huán)路產(chǎn)生的共模騷擾影響抑制到最小。
①用差分放大器
直流到高頻,線(xiàn)性好,適于模擬信號。對稱(chēng)平衡時(shí),共模抑制很好。不平衡時(shí),共模騷擾轉換成差模,影響程度與不平衡程度有關(guān)。
②串接共模扼流圈(中和變壓器或縱向扼流圈)

1.2印制電路設計準則
在印制線(xiàn)路板設計中,產(chǎn)品設計師往往只注重提高密度,減小占用空間,制作簡(jiǎn)單,或追求美觀(guān),布局均勻,忽視了線(xiàn)路布局對電磁兼容性的影響,使大量的信號輻射到空間形成騷擾。
在設計印制線(xiàn)路板時(shí),應注意以下幾點(diǎn):
⑴從減小輻射騷擾的角度出發(fā),應盡量選用多層板,內層分別作電源層、地線(xiàn)層,用以降低供電線(xiàn)路阻抗,抑制公共阻抗噪聲,對信號線(xiàn)形成均勻的接地面,加大信號線(xiàn)和接地面間的分布電容,抑制其向空間輻射的能力。
⑵電源線(xiàn)、地線(xiàn)、印制板走線(xiàn)對高頻信號應保持低阻抗。在頻率很高的情況下,電源線(xiàn)、地線(xiàn)、或印制板走線(xiàn)都會(huì )成為接收與發(fā)射騷擾的小天線(xiàn)。降低這種騷擾的方法除了加濾波電容外,更值得重視的是減小電源線(xiàn)、地線(xiàn)及其他印制板走線(xiàn)本身的高頻阻抗。因此,各種印制板走線(xiàn)要短而粗,線(xiàn)條要均勻。
⑶電源線(xiàn)、地線(xiàn)及印制導線(xiàn)在印制板上的排列要恰當,盡量做到短而直,以減小信號線(xiàn)與回線(xiàn)之間所形成的環(huán)路面積。
⑷電路元件和信號通路的布局必須最大限度地減少無(wú)用信號的相互耦合。
①低電子信號通道不能靠近高電平信號通道和無(wú)濾波的電源線(xiàn),包括能產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的電路。
②將低電平的和數字電路分開(kāi),避免、數字電路和電源公共回線(xiàn)產(chǎn)生公共阻抗耦合。
③高、中、低速邏輯電路在PCB上要用不同區域。
④安排電路時(shí)要使得信號線(xiàn)長(cháng)度最小。
⑤保證相鄰板之間不能有過(guò)長(cháng)的平行線(xiàn)。
⑥EMI濾波器要盡可能靠近EMI源,并放在同一塊線(xiàn)路板上。
⑦DC/DC變換器、開(kāi)關(guān)元件和整流器應盡可能靠近變壓器放置,以使其導線(xiàn)長(cháng)度最小。
⑧盡可能靠近整流二極管放置調壓元件和濾波電容器。

1.3設備內部走線(xiàn)準則
有些產(chǎn)品,尤其是不大正規的產(chǎn)品,內部走線(xiàn)十分混亂,各種走線(xiàn)胡亂捆扎在一起,又沒(méi)有任何屏蔽、濾波、接地措施。這種內部走線(xiàn)處理方法,不僅傳輸高、低電平信號的導線(xiàn)之間相互騷擾,也給后期采用屏流濾波等補救措施帶來(lái)不便。正確的布線(xiàn)也是一種電磁兼容性設計措施,它能大大地降低騷擾,不需增加工序,卻可收到較滿(mǎn)意的效果。因此在布線(xiàn)時(shí),應做到:
⑴機箱中各種裸露走線(xiàn)要盡可能短。
⑵傳輸不同電子信號的導線(xiàn)分組捆扎,數字信號線(xiàn)和模擬信號線(xiàn)也應分組捆扎,并保持適當的距離,以減小導線(xiàn)間的相互影響。
⑶對于產(chǎn)品經(jīng)常用來(lái)傳遞信號的扁平帶狀線(xiàn),應采用 地--信號--地--信號--地 排列方式,這樣不僅可以有效地抑制騷擾,也可明顯提高其抗擾度。
⑷將低頻進(jìn)線(xiàn)和回線(xiàn)絞合在一起,形成雙絞線(xiàn),這樣兩線(xiàn)之間存在的騷擾電流幾乎大小相等,而方向相反,其騷擾場(chǎng)在空間可以相互抵消,因而減小騷擾。
⑸對能確定的、輻射騷擾較大的導線(xiàn)加以屏蔽。
⑹功能單元和設備內電路的分隔能把無(wú)用信號限制在有限范圍內,以便使無(wú)用信號和可能敏感的電路和導線(xiàn)有效地去耦。
①在可能的地方使用模塊式結構(有屏蔽外殼的功能單元)。
②特別要把電源線(xiàn)濾波器、高電平信號電路、低電平信號電路放在不同的屏蔽隔艙內。
③在設備內部采用屏蔽,例如板或隔墻來(lái)分隔高電平源和靈敏的接收器。
④對電源提供有效的電、磁場(chǎng)屏蔽。特別是對開(kāi)關(guān)電源。
⑤合理屏蔽高壓電源,并同敏感電路隔離。
⑥在整個(gè)音頻敏感電路周?chē)褂么牌帘?,以減少同電源線(xiàn)的耦合??梢杂眠@樣的方法來(lái)有效地減少400Hz/50Hz交流聲。輸入電路用差分方式,輸入信號用雙絞線(xiàn)。
舉例;如在顯示器中,交流電源線(xiàn)的插座一般都在后面板,而電源開(kāi)關(guān)經(jīng)常在前面板,這樣機內的電源走線(xiàn)就很長(cháng),而許多廠(chǎng)家對這種情況沒(méi)有采取相應的措施,如采用屏蔽線(xiàn)或雙絞線(xiàn)等。這就會(huì )導致機內走線(xiàn)接收工作信號,并通過(guò)電源線(xiàn)傳導出來(lái)。
又如,在微機中,電源雖然是屏蔽的,但電源的直流輸出線(xiàn)在屏蔽體之外,如果直流輸出線(xiàn)過(guò)長(cháng),就很容易將主板上的騷擾接收下來(lái),傳到交流電源線(xiàn)上。因而在設計時(shí),應盡量減小直流輸出線(xiàn)的長(cháng)度。另外,還可以在直流輸出線(xiàn)上加上磁珠或鐵氧體磁環(huán)。

1.4底板和機殼設計準則
底板和機殼的結構設計,即結構材料和裝配技術(shù),常常能決定是否能同工作環(huán)境實(shí)現EMC。
底板和機殼是為控制設備或功能單元中無(wú)用信號通路提供屏蔽的最有效方法。屏蔽的程度取決于結構材料的選擇和裝配中所用的設計技術(shù)兩個(gè)方面。經(jīng)過(guò)設計的屏蔽僅受設計者在設計接縫、開(kāi)口、穿透和對底板及機殼的搭接等方面的知識和技巧的限制。

1.4.1屏蔽
屏蔽是對場(chǎng)的處理問(wèn)題。離場(chǎng)源的距離不同的區域,場(chǎng)的性質(zhì)不同。一個(gè)臨界距離是d。
d0=λ/2π≌λ/6
⑴場(chǎng)域劃分
粗略劃分:d<λ/2π的區域為近場(chǎng)區
d>λ/2π的區域為遠場(chǎng)區
嚴格劃分:d<d0/3即d<λ/20的區域為近場(chǎng)區(但實(shí)際可擴展到d<λ/1.2π)
d>3 d0=λ/2的區域為遠場(chǎng)區
λ/20<d<λ/2的區域為過(guò)渡區
⑵場(chǎng)域性質(zhì)
近場(chǎng)是感應場(chǎng)—靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng),對外不輻射能量。(法拉第屏蔽處理)
遠場(chǎng)是輻射場(chǎng)—E和H矢量在時(shí)間上同相而向外輻射能量。(機箱屏蔽處理,特別是電氣連續性問(wèn)題的處理)
過(guò)渡區是感應電磁場(chǎng)—場(chǎng)的性質(zhì)比較復雜。
⑶對設備內部主要是近場(chǎng)問(wèn)題。
用場(chǎng)論解麥克斯韋方程復雜而不實(shí)用,故用近似電路理論處理。即用集中參數電容考察電場(chǎng)引起的耦合,用互感集中參數考察磁場(chǎng)引起的耦合。
①如果波源的電壓高、電流小,則電場(chǎng)的作用比磁場(chǎng)的作用明顯,可采用電場(chǎng)屏蔽。
②如果波源的電壓低、電流大,則磁場(chǎng)起主導作用,應采用磁場(chǎng)屏蔽。
電場(chǎng)屏蔽——用法拉第屏蔽來(lái)消除電場(chǎng)的影響。
磁場(chǎng)屏蔽一一使回路1的磁通發(fā)生扭曲或將其引向他方,避免與回路2交連來(lái)消除磁場(chǎng)耦合。
⑷電磁場(chǎng)的屏蔽——電連續的閉合金屬箱體,對抗遠場(chǎng)和近場(chǎng)。

1.4.2結構材料
⑴適用于底板和機殼的大多數材料是良導體,可以屏蔽電場(chǎng),如鋁、銅等。主要的屏蔽機理是反射信號而不是吸收。
⑵對磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料,如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射。
⑶在強電磁環(huán)境中,要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分,因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽效能直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。
⑷對塑料殼體可以在其內壁噴涂屏蔽層,或在注塑時(shí)摻入金屬纖維。

1.4.3縫隙
必須盡量減少結構的電不連續性,以便控制經(jīng)底板和機殼進(jìn)出的泄漏輻射。提高縫隙屏蔽效能的結構措施包括增加縫隙深度,減少縫隙長(cháng)度,在接合面加入導電襯墊,在接縫處涂上導電涂料,縮短螺釘間距等。
⑴在底板和機殼的每一條縫和不連續處要盡可能好地搭接。最壞的電搭接處對殼體的屏蔽效能降低起決定性作用。
⑵保證接縫處金屬對金屬的接觸,以防電磁能的泄漏和輻射。
⑶在可能的地方,接縫應焊接,以便接合面連續。在條件受限制的情況下,可用點(diǎn)焊、小間距鉚接和螺釘連接來(lái)處理。
⑷在不加導電襯墊時(shí),螺釘間距一般應小于最高工作頻率的l%波長(cháng),至少不大于l/20波長(cháng)。
⑸用螺釘或鉚接進(jìn)行搭接時(shí),應首先在縫的中部搭接好,然后逐漸向兩端延伸,以防金屬表面的彎曲。
⑹保證緊固方法有足夠的壓力,以便在有變形應力、沖擊、振動(dòng)時(shí)保持表面接觸。
⑺在接縫不平整的地方,在可移動(dòng)的面板等處,必須使用導電襯墊或指形彈簧材料。
⑻選擇高導電率和彈性好的襯墊。選擇襯墊時(shí)要考慮接合處所使用的頻率。
⑼選擇硬韌材料做成的襯墊。
⑽保證同襯墊配合的金屬表面沒(méi)有非導電保護層。
⑾當需要活動(dòng)接觸時(shí),使用指形壓簧(而不用網(wǎng)狀襯墊),并要注意保持彈性指簧的壓力。
⑿導電橡膠襯墊用在鋁金屬表面時(shí),要注意電化腐蝕作用。純銀填料的橡膠或Monel線(xiàn)型襯墊將出現嚴重的電化學(xué)腐蝕。銀鍍鋁填料的導電橡膠是霧鹽環(huán)境下用于鋁金屬配合表面的最好襯墊材料。

1.4.4穿透和開(kāi)口
⑴要注意由于電纜穿過(guò)機殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導線(xiàn)穿過(guò)屏蔽體時(shí)屏蔽效能降低30dB以上。
⑵電源線(xiàn)進(jìn)入機殼時(shí),全部應通過(guò)濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外;
若濾波器結構不宜穿出機殼,則應在電源線(xiàn)進(jìn)入機殼處專(zhuān)為濾波器設置一隔艙。
⑶信號線(xiàn),控制線(xiàn)進(jìn)入/穿出機殼時(shí),要通過(guò)適當的濾波器。具有濾波插針的多芯連接器(插座)適于這種場(chǎng)合使用。
⑷穿過(guò)屏蔽殼體的金屬控制軸,應該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸而用其他絕緣軸貫通波導截止頻率比工作頻率高的圓管來(lái)作控制軸。
⑸必須注意在截止波導孔內貫通金屬軸或導線(xiàn)會(huì )嚴重降低屏蔽效能。
⑹當要求使用對地絕緣的金屬控制軸時(shí),可用短的隱性控制軸,不調節時(shí)用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。
⑺為保險絲、插孔等加金屬帽。
⑻用導電襯墊和墊圈、螺母等實(shí)現鈕子開(kāi)關(guān)防泄漏安裝。
⑼在屏蔽、通風(fēng)和強度要求不苛刻時(shí),用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口。最好用焊接方式保持連接,防止泄漏。
⑽盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽,并對所有引線(xiàn)用穿心電容器濾波。
⑾在不能從后面屏蔽指示器/顯示器和對引線(xiàn)濾波時(shí),要用與機殼連續連接的金屬網(wǎng)或導電玻璃屏蔽指示器/顯示器的前面。對夾金屬絲的屏蔽玻璃,在保持合理的透光度條件下,對30~1000MHz的屏蔽效能可達50~110dB。在透明塑料或玻璃上鍍上透明導電膜,其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除觀(guān)察窗上的靜電積累,在儀器上常用。

屏蔽體要起到屏蔽作用應具備下述3個(gè)要素:

a.屏蔽體是一個(gè)完整的電連續體;

b.有完善的濾波措施;

c.對于電屏蔽還要有良好的接地。

以微機產(chǎn)品為例,由于其結構比較特殊,要得到很好的屏蔽效能確實(shí)比較困難。微機產(chǎn)品屏蔽效能不理想的主要因素為:
①微機系統內部產(chǎn)生騷擾的功率器件、開(kāi)關(guān)器件及電流突變的信號線(xiàn)未加濾波、屏蔽措施,使其機殼內部騷擾場(chǎng)較大。
②許多微機為塑料機殼,表面沒(méi)有涂覆導電材料,或雖涂覆但涂料性能不佳,屏蔽效能很低。
③微機機殼由于設通風(fēng)孔、安裝開(kāi)關(guān)及其它部件,開(kāi)有許多孔縫,上下機蓋及側板之間由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)處理,接觸不是很好,造成機箱本身不是一個(gè)電連續體,因而影響屏蔽效能。
④電源進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的濾波不當,也是影響屏蔽效能的一個(gè)因素。
影響屏蔽效能的因素并非不能消除,但要下功夫,如提高導電涂料的性能,合理布置孔、縫的位置及開(kāi)口方向,加裝濾波器連接器、屏蔽銅網(wǎng)及導電襯墊,提高裝配工藝水平??傊?,解決這一問(wèn)題需企業(yè)重視,設計人員努力。

1.4.5搭接
搭接是把一定的金屬部件機械地連接在一起的過(guò)程,目的是實(shí)現低電阻的電氣接觸,保證系統電氣性能的穩定,幫助實(shí)現對射頻騷擾的抑制。
⑴盡可能用同樣的金屬搭接。
⑵保證搭接的直流電阻不大于25毫歐。不能用歐姆表來(lái)評估射頻搭接或射頻墊圈。
⑶對不同金屬進(jìn)行搭接要注意各種金屬在電化學(xué)序列表中的相對位置。電位差要盡可能小,并有合適的防腐蝕措施。
⑷修整搭接表面,以便得到最大的接觸面積。搭接后立即涂復保護層。
⑸搭接前清洗所有配接表面。為防止氧化,在清除了保護層之后就搭接配合表面。
⑹對于永久性搭接應盡可能用熔焊或銅焊、錫焊連接所有的接合面。射頻搭接應優(yōu)先采用永久性搭接。
⑺不允許用螺栓或螺釘的螺紋來(lái)完成射頻搭接。
⑻不允許用導電漆來(lái)實(shí)現電的或射頻搭接。導電膠連接處必須提供大約700g/cm2的壓力,以保證導電涂復處的高導電率。導電膠的導電性要求大約為2~5mΩ/cm。
⑼壓緊所有的射頻襯墊。

1.5布線(xiàn)設計準則
布線(xiàn)是指導線(xiàn)和電纜的布置。布線(xiàn)實(shí)際上包含了分開(kāi)、隔離、分類(lèi)捆扎和電纜安置等一系列的內容。
1.5.1電纜的連接器
電纜的連接能使電子/電氣分系統的性能變壞。不僅因為外來(lái)騷擾信號會(huì )通過(guò)相互作用或耦合進(jìn)入系統/分系統中的連接電纜,對敏感設備構成嚴重威脅;還可能因設計、分類(lèi)(隔離)、捆扎和走線(xiàn)等不當而產(chǎn)生問(wèn)題。
⑴應盡量避免在現場(chǎng)更換電纜;應使用經(jīng)生產(chǎn)單位測試或檢查過(guò)的替換電纜。
⑵設備艙里面的連接電纜難以更換。為此應確定適當的安全余量,以便在系統壽命期允許
連接電纜的性能有所變壞。
⑶設計時(shí)要特別注意用于低電平信號和低阻抗電路的連接器,以及由于阻抗增大會(huì )引起誤差而又不能探測的連接器。
⑷分系統間的連接電纜和連接器的設計要協(xié)調一致。(例如,不能一端要求其所有屏蔽層彼此隔開(kāi),而另一端卻只給一個(gè)連接器留1根插針供屏蔽層端接。不能一端用屏蔽線(xiàn)控制騷擾輻射,而另一端卻選用非導電涂層的連接器。)
⑸不要讓主電源線(xiàn)和信號線(xiàn)通過(guò)同一連接器。
⑹盡量不要讓輸入輸出信號線(xiàn)通過(guò)同一連接器。
⑺根據導線(xiàn)分類(lèi),正確進(jìn)行連接器屏蔽層端接。

1.5.2導線(xiàn)分類(lèi)及成束
EMI控制的一個(gè)主要方面是把導線(xiàn)和電纜分成和處理功率電子類(lèi)似的等級。按30dB功率電平分組的分類(lèi)表如表2所示:
表2電纜束分類(lèi)
類(lèi)別 功率范圍 特點(diǎn)
A >40dBm 高功率DC、AC和RF(EMI)源
B 10~40dBm 低功率DC、AC和RF(EMI)源
C -20~10dBm 脈沖和數字電路源 視頻輸出電路(音頻、視頻源)
D -50~-20dBm 音頻和傳感器敏感電路 視頻輸入電路(音頻敏感電路)
E -80~-50dBm RF、IF輸入電路、安全電路(RF敏感電路)
F -80dBm 天線(xiàn)和RF電路(RF敏感電路)

這種分類(lèi)的好處是:
①EMI源和接收器分別以功率分類(lèi)
②在同一線(xiàn)束或線(xiàn)扎中,鄰近導線(xiàn)功率電平相差不會(huì )超過(guò)30dB。
1.5.3敷設電纜用的導線(xiàn)標記
①在導線(xiàn)每端距接頭、或被接設備不大于15厘米處制作標記,每根線(xiàn)上的標記間隔為40厘米。
②實(shí)際捆扎時(shí),可把標記相同的導線(xiàn)捆扎在同一線(xiàn)束內。未征得EMI控制負責人批準,不可把不同標記的導線(xiàn)捆扎在同一線(xiàn)束內。
1.5.4屏蔽端接
⑴屏蔽導線(xiàn)
①屏蔽導線(xiàn)用于防止產(chǎn)生不必要的輻射或保護導線(xiàn)免受雜散場(chǎng)的影響。
②把屏蔽層隔離開(kāi)來(lái),以防發(fā)生不必要的接地。
③不要把屏蔽層用于信號回線(xiàn)。
④雙絞線(xiàn)有類(lèi)似電磁屏蔽作用。
⑵敏感電路的保護
①用于保護音頻敏感電路的屏蔽層僅一端接地。永遠不要把屏蔽層用作音頻敏感電路的回線(xiàn)。
②用于射頻敏感電路的屏蔽層兩端要接地。
③對于既屬音頻敏感又屬射頻敏感的電路,要選用緊密的屏蔽線(xiàn)對。扭絞間距離越短屏蔽效果越好。屏蔽層兩端要接地。

1.6接地設計準則
在產(chǎn)品設計時(shí),從安全角度或從功能上考慮接地的多,而從抑制騷擾的角度考慮按地設計的少,因而在選擇接地方式、接地點(diǎn)、接地線(xiàn)時(shí),就會(huì )出現一些本可以避免的錯誤。此外,良好的接地設計必需有良好的裝配工藝作保障,才能達到預期的目的。
1.6.1在接地設計時(shí),要根據實(shí)際情況選擇接地方式及接地點(diǎn)。
例如,微機輻射騷擾超過(guò)極限值的頻率集中在30~200MHz范圍之內,因此微機內部各單元及屏蔽電纜相對機殼應采用多點(diǎn)就近接地的方式。使用單點(diǎn)接地,會(huì )增加接地線(xiàn)的長(cháng)度,如果接地線(xiàn)長(cháng)度接近或等于騷擾信號波長(cháng)的l/4時(shí),其幅射能力將大大增加,接地線(xiàn)線(xiàn)將成為天線(xiàn)。一般來(lái)講,接地線(xiàn)的長(cháng)度應小于2.5cm。屏蔽電纜的接地如圖1所示。

1.6.2接地線(xiàn)的選用
經(jīng)??梢钥吹竭@樣的產(chǎn)品,其內部的接地線(xiàn)是很細的單股線(xiàn),這種在其內部通過(guò)高頻電流時(shí),由于高頻阻抗很大,接地效果可想而知。因此,考慮到趨膚效應,接地線(xiàn)需要選用帶狀編織線(xiàn)。如果對接地要求很高,還可在其表面鍍銀,這主要是減小導線(xiàn)的表面電阻率,因而達到減小接地線(xiàn)高頻阻抗的目的。
1.6.3接地線(xiàn)應與接地面良好搭接
標準中一般規定,接地線(xiàn)與接地面的直流搭接阻抗應小于2.5mW為了高質(zhì)量的接地,接地面應經(jīng)過(guò)表面處理,避免氧化、腐蝕。在接地線(xiàn)與接地平面之間不應有鎖緊墊圈、襯墊,而且不應使用襯墊、螺栓、螺母作為接地回路的一部分。
1.6.4三種接地方式:浮地、單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地
浮地的目的是將電路或設備與公共地線(xiàn)或可能引起環(huán)流的公共線(xiàn)路隔離開(kāi)來(lái)。
缺點(diǎn):由于設備不與大地直接相連,容易出現靜電積累,達到一定程度后會(huì )產(chǎn)生擊穿,這是一種破壞性很強的騷擾源。折衷處理的辦法是在浮地與大地之間接一個(gè)阻值很大的泄放電阻,以消除靜電積累的影響。實(shí)現浮地的辦法:變壓器隔離、充電隔離。浮地除了使地線(xiàn)“浮”起來(lái)以外,還解決了單地系統中電位不一致帶來(lái)的麻煩。
單點(diǎn)接地是指接地只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn),其他各需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)。如果系統工作頻率很高,達到接地線(xiàn)長(cháng)度可以與工作頻率(信號的波長(cháng))相比擬的程度時(shí)就不能再用單點(diǎn)接地的方式了(接地效果已經(jīng)不理想了),而要用多點(diǎn)接地的概念了。
多點(diǎn)接地是指一個(gè)系統中各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地平面上,使接地線(xiàn)的長(cháng)度為最短。接地點(diǎn)可以是設備的底板,也可以是貫通整個(gè)系統的地導線(xiàn),還可以是設備的結構框架等。多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)是電路結構比單點(diǎn)接地簡(jiǎn)單。由于采用了多點(diǎn)接地,就形成了許多接地回路,因此提高接地系統的質(zhì)量就變得十分重要,需要經(jīng)常維護,保持良好的導電性能。
混合接地:只對需要高頻接地的地方采用多點(diǎn)接地,其余用單點(diǎn)接地。接地長(cháng)度以0.05λ~0.15λ來(lái)衡量,超出此值的應采用多點(diǎn)接地。
另外,以繼電器等有大電流突變的場(chǎng)合,要用單獨接地以減少對其他電路的瞬變耦合。
負載直接接地是不合適的。用緊繞的雙絞線(xiàn)也能獲得極好的屏蔽性能。
當屏蔽電纜傳輸高頻信號時(shí),電纜外層屏蔽應采用多點(diǎn)接地,典型的分界點(diǎn)是100KHz,高于此值用多點(diǎn)接地,低于此值用單點(diǎn)接地,多點(diǎn)接地時(shí)要做到每隔0.05λ~0.1λ有一個(gè)接地點(diǎn)。
屏蔽層接地不能用辮狀接地,而應當讓屏蔽層包裹芯線(xiàn),然后再讓屏蔽層360度接地。
1.6.5地設計準則
電路尺寸小于0.05λ時(shí)可用單點(diǎn)接地,大于0.15λ時(shí)可用多點(diǎn)接地。
對工作頻率很寬的系統要用混合接地。
出現地線(xiàn)環(huán)路問(wèn)題時(shí),可用浮地隔離(如變壓器,光電)。
所有接地線(xiàn)要短。
接地線(xiàn)要導電良好,避免高阻性。
對信號線(xiàn),信號回線(xiàn),電源系統回線(xiàn)以及底板或機殼都要有單獨的接地系統,然后可以將這些回線(xiàn)接到一個(gè)參考點(diǎn)上。
對于那些將出現較大電流突變的電路,要有單獨的接地系統,或者有單獨的接地回線(xiàn)以減少對其他電路的瞬態(tài)耦合。
低電平電路的接地線(xiàn)必須交叉的地方,要使導線(xiàn)互相垂直。
使用平衡差分電路,以盡量減少接地電路的騷擾影響。
對于最大尺寸遠小于λ/4的電路,使用單點(diǎn)接地的緊絞合線(xiàn)(是否屏蔽視實(shí)際情況而定),以使設備敏感度最好。
交直流線(xiàn)不能綁扎在一起。交流線(xiàn)本身要絞合起來(lái)。
端接電纜屏蔽層時(shí),避免使用屏蔽層辮狀引出線(xiàn)。
需要用同軸電纜傳輸信號時(shí),要通過(guò)屏蔽層提供信號回路。低頻電路可在信號源端單點(diǎn)接地;高頻電路則采用多點(diǎn)接地。
高頻、低電平傳軸線(xiàn)要用多層屏蔽,各屏蔽層用單點(diǎn)接地。
從安全出發(fā),測試設備的地線(xiàn)直接與被測設備的地線(xiàn)聯(lián)接;還是從安全出發(fā),要確保接地聯(lián)接裝置能夠應付意外的故障電流,在室外終端接地時(shí),能夠應付雷電電流的沖擊。

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