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电子设备电磁兼容方案与查验

2017-04-23 10:29分类:电工考证知识 阅读:

 

  电磁兼容方案首要包含浪涌(冲击)抗扰度、振铃波涛涌抗扰度、电敏捷瞬变脉冲群抗扰度、电压暂降、短时中止和电压改动抗扰度、工频电源谐波抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、传导打扰、辐射打扰、射频场感应的传导抗扰度等有关方案。

  电磁搅扰的首要办法

  电磁搅扰首要是通过传导和辐射办法进入体系,影响体系作业,别的的办法还有共阻抗耦合和感应耦合。

  传导:传导耦合即通过导电媒质将一个电网络上的打扰耦合到另一个电网络上,属频率较低的有些(低于30MHz)。在咱们的商品中传导耦合的路径通常包含电源线、信号线、互连线、接地导体等。

  辐射:通过空间将一个电网络上的打扰耦合到另一个电网络上,属频率较高的有些(高于30MHz)。辐射的路径通过空间传递,在咱们电路中引进和发作的辐射搅扰首要是各种导线构成的天线效应。

  共阻抗耦合:当两个以上纷歧样电路的电流流过公共阻抗时呈现的彼此搅扰。在电源线和接地导体上传导的打扰电流,多以这种办法引进到活络电路。

  感应耦合:通过互感原理,将在一条回路里传输的电信号,感应到另一条回路对其构成搅扰。分为电感应和磁感应两种。

  对这几种路径发作的搅扰咱们应选用的相应对策:传导采纳滤波(如咱们方案中每个IC的片头电容便是起滤波效果),辐射搅扰选用削减天线效应(如信号接近地线走)、屏蔽和接地等办法,就可以大大前进商品的反抗电磁搅扰的才干,也可以有用的下降对外界的电磁搅扰。

  电磁兼容方案

  关于一个新项目的研制方案进程,电磁兼容方案需求贯穿悉数进程,在方案中思考到电磁兼容方面的方案,才不致于返工,防止重复研制,可以缩短悉数商品的上市时刻,前进公司的效益。

  一个项目从研制到投向商场需求通过需求剖析、项目立项、项目概要方案、项目具体方案、样品试制、功用查验、电磁兼容查验、项目投产、投向商场等几个时期。

  在需求剖析时期,要进行商品商场剖析、现场调研,发掘对项目有用信息,联络项目开展远景,具体收拾项目商品作业环境,实地考察设备方位,是不是对设备有所捆绑空间,作业环境是不是分外,是不是有腐蚀、湿润、高温等,周围设备的作业情况,是不是有恶劣的电磁环境,是不是受限与别的设备,商品的研制成功用否大大前进出产功率,或许能否给咱们的日子或作业环境带来很大的便利,操作运用办法能否简略被咱们所承受,这就恳求项目商品要满意现场功用需求、易于操作等,终究要收拾具体的需求剖析陈述,以供需求评定。

  通过公司内部有关担任人的评定往后,完善需求剖析陈述,然后是项目立项,项目立项需求构成项目组,把软件、硬件、构造、查验等人员安排到项目组中,分配各自的责任。项目开发的下一时期是项目概要方案,将项目分化成多个功用模块,运用WBS分化构造对项目进行功用分化细化,依据作业量安排时刻,安排具体人员。收拾项目概要方案陈述,全体对项目进行评价,断定运用电源类型,电源散布情况,电源阻隔滤波办法,体系接地办法,商品屏蔽,商品构造选用屏蔽方案,选用屏蔽机箱机壳,剖析信号类型,对雷电、静电、群脉冲等搅扰采纳防护办法。

  商品概要方案陈述出来后要通过有关人员评定,剖析完毕办法是不是合理,施行方案是不是可行,由评定人员给出评定陈述,项目组联络评定陈述对概要方案进行批改后,进入商品具体方案时期,这时期的内容包含原理图方案、PCB方案、PCB收购及焊接、软件编写、功用调试等进程,原理图方案应思考到电磁兼容方面的影响,对板级电源添加滤波电容,对信号的接口有些添加滤波电路,依据信号类型,挑选适宜的滤波电路,若信号为低频类型,应挑选低通滤波电路,核算适宜的到频率,挑选对应的电阻、电容等。另对接口有些方案大电流泄放回路,设置防雷器材,做到第三级的防雷。

  一、元器材选型

  咱们常用的电子器材首要包富含源器材和无源器材两品种型,有源器材首要指IC和模块电路等器材,无源器材首要是指电阻、电容、电感等元件。下面别离对这两品种型元件的选型、在电磁兼容方面要思考的疑问做一些介绍。

  有源器材EMC选型

  作业电压宽的EMC特性好,作业电压低的EMC特性好,在方案答应的方案内延时大(通常所说的速度慢)特性好一些,静态电流小、功耗小的比大的特性好,贴片封装的器材的EMC功用好于插装器材。

  无源器材选型

  无源器材在咱们的运用中通常包含电阻、电容、电感等,关于无源器材的选型咱们要留意这些元件的频率特性和散布参数。

  无源器材在某些频率下,会表现出纷歧样特性,一些电阻在高频时具有电感的特性,如线绕电阻,电解电容的低频特性好,高频特性差,而薄膜电容和瓷片电容高频特性较好,但通常容量较小。思考温度对元器材的影响,依据方案原理,选用各种温度特性的器材。

  二、印制板方案

  印制板方案时,要思考到搅扰对体系的影响,将电路的仿照有些和数字有些的电路严厉分隔,对基地电路要害防护,将体系地线盘绕,并布线尽或许粗,电源添加滤波电路,选用DC-DC阻隔,信号选用光电阻隔,方案阻隔电源,剖析简略发作搅扰的有些(如时钟电路、通讯电路等)和简略被搅扰的有些(如仿照采样电路等),对这两品种型的电路别离采纳办法。关于搅扰元件采纳按捺办法,对活络元件采纳阻隔和维护办法,并且将它们在空间和电气上摆开间隔。在板级方案时,还要留意元器材放置要远离印制板边际,这对防护空气放电是有利的。

  采样电路的原理图方案拜见图1:

  

  图1:采样电路方案。

  电路的合理方案可以下降搅扰,前进电磁兼容功用。依照电路的功用区别若干个功用模块,剖析每个模块的搅扰源与活络信号,以便进行分外处理。

  印制板布线时,需求留意以下几个方面:

  1、坚持环路面积最小,例如电源与地之间构成的环路,减小环路面积,将减小电磁搅扰在此回路上的感应电流,电源线尽或许挨近地线,以减小差模辐射的环面积,下降搅扰对体系的影响,前进体系的抗搅扰功用。并联的导线紧紧放在一同,运用一条粗导线进行衔接,信号线紧挨地平面布线可以下降搅扰。电源与地之间添加高频滤波电容。

  2、使导线长度尽或许的缩短,减小了印制板的面积,下降导线上的搅扰。

  3、选用无缺的地平面方案,选用多层板方案,铺设地层,便于搅扰信号泄放。

  4、使电子元件远离或许会发作放电的平面如机箱面板、把手、螺钉等,坚持机壳与地杰出触摸,为搅扰供给杰出的泄放通道。对活络信号包地处理,下降搅扰。

  5、尽量选用贴片元器材,贴片器材比直插器材的电磁兼容功用要好得多。

  6、仿照地与数字地在PCB与外界衔接处进行一点接地。

  7、高速逻辑电路应挨近衔接器边际,低速逻辑电路和存储器则应安顿在远离衔接器处,中速逻辑电路则安顿在高速逻辑电路和低速逻辑电路之间。

  8、电路板上的印制线宽度不要骤变,角落应选用圆弧形,不要直角或尖角。

  9、时钟线、信号线也尽或许挨近地线,并且走线不要过长,以减小回路的环面积。

  三、体系布线方案

  印制板方案出来后,进行试制,焊接调试,体系装机,思考电磁兼容方案要素,机柜构造、线缆方案需求留意以下几个方面:

  1、机柜选用电磁屏蔽柜,具有杰出的屏蔽功用,极好地对体系进行屏蔽,下降外界电磁搅扰对体系的影响。

  2、总电源进线选用屏蔽电源线,并加磁环,屏蔽层在进入机柜处360度接地。

  3、对体系外部信号线选用屏蔽线,屏蔽层机柜进口处杰出接地。

  4、设备外壳就近接机柜,防止穿插。

  5、体系设置阻隔变压器和ups,保证体系供给纯洁电源。

  6、严厉将电源线和信号线分隔,设备外壳的各个面之间和各个板子面板之间要杰出触摸,触摸电阻要小于0.4欧,越小越好,保证设备外壳杰出接大地,这么在有静电开释时,不会影响到体系的正常作业。

  四、体系接本地案

  接地是最有用的按捺打扰源的办法,可处理50%的EMC疑问。体系基准地与大地相连,可按捺电磁打扰。外壳金属件直接接大地,还可以供给静电电荷的走漏通路,防止静电堆集。

  1、地线的概念

  安全接地 包含维护接地和防雷接地。

  维护接地 为商品的缺点电流进入大地供给一个低阻抗通道;

  防雷接地 供给泄拓展电流的通路;

  参阅接地 为商品安稳牢靠作业供给参阅电平,为电源和信号供给基准电位。

  安全接地是为了当呈现一些电气反常时,为大电流和高电压供给一个泄放的回路,首要是对电路的一种维护办法。参阅地首要是信号地和电源地,是保证电路完毕功用的根底。

  2、接地办法

  悬浮接地 对一个独立的与外部没有接口的体系来说通常也没有啥疑问,可是假如该体系与别的的体系之间存着接口如通讯口和采样线,那么悬浮接地很简略遭到静电和雷击的影响,所以通常电子商品大多不选用悬浮接地。

  单点接地 当f《1MHz时可以挑选单点接地,可分为并联单点接地和多级电路串联单点接地两种。

  并联单点接地:每个电路模块都接到一个单点地上,每个单元在同一点与参阅点相连。

  多级电路的串联单点接地:将具有相似特性的电路的地衔接在一同,构成一个公共点,然后将每一个公共点衔接到单点地。

  多点接地 当f》十MHz时会选用多点接地。 设备中的电路都就近以接地母线为参阅点。

  单点接地各电路接在同一点,供给公共电位参阅点,没有共阻抗耦合和低频地环路,但对高频信号存在较大的地阻抗。多点接地为就近接地,每条地线可以很短,供给较低接地阻抗。1MHz~十MHz可依据实习需求选用哪种接地办法。

  混合接地 是归纳单点接地与多点接地的长处,对体系中的低频有些选用单点接地,对体系中高频有些选用多点接地。

  信号线屏蔽接地 有高频和低频之分,高频选用多点接地,低频电缆选用单点接地。低频电场屏蔽恳求在接纳端单点接地,低频磁场屏蔽恳求在两头接地。多点接地,除在两头接地外,并以3/20或1/十作业波长的间隔接地。

  体系做到杰出接地,才干有用的按捺电磁搅扰,一个大的体系机柜首要要保证每个面触摸杰出,触摸紧凑,其次是机柜内部设备要就近接地,防止二次搅扰,就近泄放电磁搅扰。接口屏蔽线要进行环接,再就近接机架。机柜下方设置接地铜排,体系总地线选用铜带比照好,对电磁搅扰进行极好的泄放,保证了体系的正常作业。

  电磁兼容查验

  体系功用查验,满意现场功用需求后,进行电磁兼容查验,电磁兼容查验简略出疑问是静电、群脉冲、浪涌、射频场传导等

  1、静电抗扰度查看

  参加了几个项目的静电抗扰度查看,对静电有必定知道。静电分为触摸放电和空气放电,静电是堆集的高压,当触摸到设备的金属外壳时会刹那间放电,会影响到电子设备的正常作业,或许致使设备缺点或重启,在安全性恳求较好的场合这是不答应的。

  静电会影响闪现效果,或许呈现闪现闪耀或黑屏,影响正常闪现和操作。静电还或许致使CPU作业反常,程序死机或重启。

  假如在商品具体方案时期选用电磁兼容的有关方案,做静电实验不用过火忧虑,通过方案,对静电堆集的电荷进行杰出的泄放,不会影响体系的正常作业。

  2、电敏捷瞬变脉冲群抗扰度查看

  电敏捷瞬变脉冲群是一系列的高频高压瞬变脉冲施加在设备上,查询设备是不是遭到其影响。防护群脉冲首要的办法是“引导”“堵”,“引导”便是供给泄放回路,是搅扰在进入体系之前,泄放至大地,杰出的屏蔽层接地,可以泄拓展有些动搅扰,“堵”是使群脉冲滤除在设备以外,添加磁环,效果显着,关闭磁环的效果好于对扣磁环,也可以将磁环参加到板级中,固定在印制板中,这么使设备更牢靠。

  对电源线、信号线、通讯线两头添加磁环,可以对群脉冲搅扰进行防护。

  3、雷击浪涌查看

  雷击浪涌首要包含两个方面,一个是电源防雷,一个是信号防雷。

  电源防雷首要是关于体系级而言的,体系级方案要依照三级防雷方案,总电源进入端设置电源防雷(如OBO公司的V20-C/3-PH 385),可以对体系的电源进行一级防护,电源通过电源防雷后,进入阻隔变压器,阻隔变压器可以对电磁搅扰信号进行较好的防护,按捺其对体系的影响。后进入UPS,UPS可以滤除一有些搅扰信号,这么电源再进入体系设备,电源是一种纯洁的电源,可以使体系十分好、更牢靠的作业。

  图2:体系电源有些方案示例。

  信号防雷是对体系的信号通路进行防护,首要触及的是板级方案,在板级方案中添加防雷器材,如气体放电管,添加TVS泄放回路,当有大电流时通过配套电阻和TVS、气体放电管泄放,对后级电路起到维护效果。然后信号进行光电阻隔,再进入体系,体系可以搜集到一个安稳的信号,使体系正常剖析区别,正常宣告指令,正常作业。另一方面便是方案较宽的信号方案,信号正常不坚守时,体系正常作业。

  4、射频场感应传导的抗扰度查看

  射感实验或许会对闪现信号、搜集驱动等构成影响,或许使闪现闪耀或黑屏,影响设备操作,或许使搜集驱动作业反常,搜集不到需求的信号,无法驱动现场设备。

  射频实验是0.15k~80M频率方案内对信号线、电源进行搅扰,3级强度是十V/m。

  射感防护的准则是将电源、信号线的屏蔽做好,屏蔽层杰出接地,挑选适宜频率进行滤波,将搅扰滤除。

  5、辐射发射查看、射频场辐射抗扰度查看

  该查验首要是查验体系的抗射频信号及全体屏蔽功用,只需体系做好杰出的屏蔽,体系地线接地杰出,体系就可以通过查看。

  通过有关电磁兼容查验,商品就可以推向商场,进行试作业了,对试作业中呈现的疑问,进行汇总,以备商品的改善。

  电子商品满意有关的电磁兼容查验规范,通过查验,才干够推向商场,用户才干定心运用,极大地减小因电磁搅扰发作的事端,对公司的效益、商品的推行起到活跃的效果。

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