电磁兼容性实现途径及方法（精选10篇）
篇1：电磁兼容性实现途径及方法
电磁兼容性实现途径及方法
这要从分析形成电磁干扰后果的基本要素出发。由电磁骚扰源发射的电磁能量，经过耦合途径传输到敏感设备，这个过程称为电磁干扰效应。因此，形成电磁干扰后果必须具备三个基本要素：
1、电磁骚扰
任何形式的自然现象或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其他设备分系统或系统发生电磁危害，导致性能降级或失效，这种自然现象或电能装置即称为电磁骚扰源。
2、耦合途径
耦合途径即传输电磁骚扰的通路或媒介。
3、敏感设备（Victim)
敏感设备是指当受到电磁骚扰源所发射的电磁能量的作用时，会受到伤害的人或其它生物，以及会发生电磁危害，导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是敏感设备。
为了实现电磁兼容，必须从上面三个基本要素出发，运用技术和组织两方面措施。所谓技术措施，就是从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备着手，采取有效的技术手段，抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平;为个对人为骚扰进行限制，并验证所采用的技术措施的有效性，还必须采取组织措施，制订和遵循一套完整的标准和规范，进行合理的频谱分配，控制与管理频谱的使用，依据频率、工作时间、天线方向性等规定工作方式，分析电磁环境并选择布置地域，进行电磁兼容性管理等。
电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之一，电磁兼容设计是实现设备或系统规定的功能、使系统效能得以充分发挥的重要保证。必须在设备或系统功能设计的同时，进行电磁兼容设计。
电磁兼容设计的目的是使所设计的电子设备或系统在预期的电磁环境中实现电磁兼容。其要求是使电子设备或系统满足EMC标准的规定并具有两方面的能力：
1.能在预期的电磁环境中正常工作，无性能降低或故障;
2.对该电磁环境不是一个污染源。
为个实现电磁兼容，必须深入研究以下五个问题：
第一，对于电磁骚扰源的研究，包括电磁骚扰源的频域和时域特性，产生的机理以及抑制措施等的研究。
第二，对于电磁骚扰传播特性的研究，即研究电磁骚扰如何由骚扰源传播到敏感设备，包括对传导骚扰和辐射骚扰的研究。传导骚扰是指沿着导体传输的电磁骚扰，辐射骚扰即由器件、部件、连接线、电缆或天线，以及设备呀系统辐射的电磁骚扰。
第三，对于敏感设备抗干扰能力的研究。这种抗干扰能力常心电磁敏感性或抗扰度表征，电磁敏感性电平越小，抗扰度越低，抗干扰能力越差。
第四，对于测量设备测量方法与数据处理方法的研究。由于电磁骚扰十分复杂，测量与评价需要有许多特殊要求，例如测量接收机要有多种检波方式，多种测量带宽、大过载系数、严格的中频滤波特性等，还要求测量场地的传播特性与理论值符合得很好等。如何评价测量结果，也是个重点问题，需要应用概率论、数理统计等数学工具。
第五，对于系统内、系统间电磁兼容性的研究。系统内电磁兼容性是指在给定系统内部的分系统、设备及部件之间的电磁兼容性，而给定系统与它运行时所处的电磁环境，或与其他系统之间的电磁兼容性即系统间电磁兼容性，这方面的研究需要广泛的理论知识与的丰富的实践经验。
还应当指出，由于电磁兼容是抗电磁骚扰的扩展与延伸，它研究的重点则是设备或系统的非预期效果和非工作性能，非预期发射和非预期响应，而在分析骚扰的迭加和出现概率时，还需按最不利的情况考虑，即所谓的“最不利原则”，这些都比研究设备或系统的工作性能复杂得多。
总之，电磁兼容学是一门综合性的边缘学科，其核心仍然是电磁波，其理论基础包括数学、电磁场理论、电路理论、微波理论与技术、天线与电波传播理论、通信理论、材料科学、计算机与控制理论、机械工艺学、核物理学、生物医学以及法律学、社会学等内容。现在，电磁兼容学已成为国内外瞩目的迅速发展的学科，预计在21世纪，它还将获得更加迅速的发展。
篇2：电磁兼容性实现途径及方法
3.1屏蔽的理论方法
3.1.1电缆选择原则
选择导线电缆，是根据传输信号电平或功率电平，频率范围，敏感情况，隔离要求确定，只有分析信号电平与波形，才能正确规定选用导线电缆。
一般原则如下： ·电源线，如此等380伏交流，220伏交流，27伏直流，一般不用屏蔽电缆，但电源线干扰大时例外。·低频信号线，隔离要求很严格的多点接地和单点接地线路，用屏蔽双绞线。
·单点接地的音频线路和内部电源线，用双绞线。
·在重要发射射频脉冲、高频、宽频带内阻抗匹配等处，用同轴线。
·数字电路，脉冲电路，用绞合屏蔽电缆，有时需要单独屏蔽。
·高电平电源线，用镀锌钢管屏蔽。
·多点接地的音频或电源线，需要用屏蔽线。
·对低频仪表，可用单芯、单屏蔽导线。当传输中等信号电平并有良好接地系统时，效果比较好。
3.1.2屏蔽的理论方法
电磁波理是经典的理论。麦克斯威尔、法拉第和其它人在电子学之前就建立了描述电场和磁场的基本方程式。
然而，对实际中的复杂硬件几乎不能直接应用这些方程式。电场和磁场的衰减用从试验中得到的方程式能够更好的表达，这些方程式在屏蔽的设计中广泛应用。有许多因素会影响电磁能量源周围的场。
源的种类赋予了场一些特征，如辐射幅度。距离源的距离和电磁波传输的媒介的特性都会影响场与屏蔽之间的相互作用。
在电磁屏蔽中，波阻抗Zw是联系这些参数的有用的概念。波阻抗定义为电场E与磁场H的比值。
源上的驱动电压决定了干扰的特性。例如，环天线中流动的电流与较低的驱动电压对应。结果是在天线附近产生较小的电场和较大的磁场，具有较低的波阻抗。
另一方面，四分之一波长的距离上，所有源的波的阻抗趋近于自由空间的特征阻抗，377欧姆。这时，称为平面波，作为参考，1MHz的波长是300m。
按照到源的距离，电磁波可以进一步分为两种，近场和远场。两种场的分界以波长λ除以2π的距离为分界点。λ/2π附近的区域称为过渡区。源与过渡区是近场，超过这点为远场。近场波的特性主要由源特性决定，而远场波的特性由传播媒介决定。如果源是大电流、低电压。则在的近场以磁场波为主。高电压、小电流的源产生电场为主的波。
在设计屏蔽控制辐射时，这个概念十分有用。由于这时屏蔽壳与源之间的距离通常在厘米数量级，相对于屏蔽电磁波为近场的情况。在远场，电场和磁场都变为平面波，即，波阻抗等于自由空间的特性阻抗。
知道干扰辐射的近场波阻抗对于设计控制方法是十分有用的。用能将磁通分流的高导磁率铁磁性材料可以屏蔽200KHz以下的低阻抗波。反过来，用能将电磁波中电矢量短路的高导电性金属能够屏蔽电场波和平面波。入射波的波阻抗与屏蔽体的表面阻抗相差越大，屏蔽体反射的能量越多。因此，一块高导电率的薄铜片对低阻抗波的作用很小。屏蔽效能SE等于吸收因子A加上反射因子R，加上多次返射修正因子B，所有因子都以dB表示。SE=A+R+B 表3.1和表3.2给出了不同的屏蔽效能，吸收损耗的计算公式如下：
对于任何电磁干扰，屏蔽作用由三种机理构成。入射波的一部分在屏蔽体的前表面反射，另一部分被吸收，还有一部分在后表面反射.表3.1信号强度的衰减 表3.2屏蔽衰减极限值 dB 衰减的百分比 10 90 20 99 30 99.9 40 99.99 50 99.999 60 99.9999 70 99.99999 dB 评价 0～10 屏蔽很少 10～30 有意义的屏蔽的下限 30～60平均屏蔽量 60～90 屏蔽较好 90～120 屏蔽很好 120以上 现有技术的极限
表3.3给出了一些常用屏蔽材料的相对导电率和导磁率。如果吸收因子6dB以上，多次反射因子B可以忽略，仅当屏蔽层很薄或频率低于20KHz时，B才是重要的。在设计磁屏蔽时，特别是14KHz以下时，除了吸收损耗外，其它因素都可以忽略。同样，在设计电场或平面波屏蔽时，只考虑反射因子。当一束电磁波碰到屏蔽体时，在表面上感应出电流。屏蔽的一个作用是将这些电流在最小扰动的情况下送到大地，如果在电流的路径上有开口，电流受到扰动要绕过开口。较长的电流路径带来附加阻抗，因此在开口上有电压降。这个电压在开口上感应出电场并产生辐射。当开口的长度达到λ/4时，就变成效率很高的辐射体，能够将整个屏蔽体接收到的能量通过开口发射出去。为了限制开口效应，一个一般的规则是，如果屏蔽体的屏蔽效能要达到60dB，开口长度在感兴趣的最高频率处不能超过0.01λ。每隔一定间隔接触的复合或用指形簧片连接的缝隙可以作为一系列开口来处理。值得指出的是，材料本身的屏蔽特性并不是十分重要的，相比之下缝隙开口等屏蔽不连续性是更应该注意的因素。表3.3用于屏蔽的金属特性 金属 相对收导率σr 相对磁导率μr 银 1.05 1 铜 1.00 1 铝 0.61 1 锌 0.29 1 黄铜 0.26 1 镍 0.20 1 铁 0.17 1000 铜 0.10 1000 化学镀镍 0.02 1
·最少保证２４小时的粘接时间。铆钉安装 铆钉安装可以提供紧固长久的接触，塑料铆钉或铜铆钉都可以使用。点焊 安装需要采用基本点焊方式。焊接 需要标准的低温焊接技术完成，焊接剂通常为洁净的液态非酸性物质。金属丝网缠带 连载３曾经介绍过编织金属丝网衬垫。对于金属网缠带。它是由一根单一的连续金属丝编制而成的。这种形状不会因温度的变化而改变。缠带的末端可以焊接，压接或用环氧导电胶粘接。将丝网缠带以半重叠的方式绕制在电缆上时，它可能为电缆提供一层有效的屏蔽层。金属丝网缠带通常为双层网状，如有特殊需要，也可以生产成四层甚至更多层数。较宽的丝网缠带还可以用于建造法拉第笼使用。通常此种衬垫是用蒙乃尔合金丝、镀锡铜丝、不锈钢丝、铜丝、镀银铜丝、铝丝或锡铜合金丝编制而成的。螺旋管衬垫 另外一种在美国较受欢迎的衬垫是使用合金材料，通常是铍青铜或者不锈钢带绕制成具有弹性，导电性和较低成本的螺旋管衬垫。屏蔽性能 这种衬垫可以提供极佳的屏蔽性能，它具有较低的接触阻抗，它边缘的镀层可以为衬垫提供优良的防腐蚀性能，适量的压缩可以保证设备终生的优良接触。这种衬垫的屏蔽效果一般在８０dＢ以上。地于环境密封性要求更高的场合，可以使用由天然硅橡胶条和金属螺旋管衬垫结合在一起的复合型衬垫，如下图所示。在美国另外一种较受欢迎的衬垫是在有弹性的泡沫芯材上涂覆金属化的物质。它有弹性的外涂覆层可以提供比丝网衬垫多６０％－７０％，比指型簧片多４０％的接触面，以便 /> 螺旋管衬垫——Ｄ型多重密封衬垫可同时提供ＲＦＩ／ＥＭＩ防护和环境密封金属化的弹性衬垫
保证在两个有细微不规则的金属交配面间提供良好的接触。有效的环境密封性能有时也可以通过特殊泡沫内芯提供。它多维的细胞结构滑入空隙和空格，柔软的泡沫使得机箱的门更加易于开关和锁紧。屏蔽性能 对于这种材料从３０ＭＨｚ到１ＧＨｚ可以达到平均６０dB的衰减。安装磁屏蔽胶带 对于小器件或者屏蔽要求不严格的场合可以用薄胶带卷起来达到屏蔽的效果，很难确定需要绕多少圈。因为磁导率的下降与被屏蔽物体的形状有关，通常要绕数圈，这相当于多层屏蔽。因此最后的方法是边绕边进行实际的测试，这种方法很容易进行修改，但很难获得比较好的屏蔽效果。
机壳上的出入口问题，使用以前讨论过的技术和材料，不难使一个机壳在从直流直到可见光电磁波频率范围内提供１１０dＢ的屏蔽效能。当然，除了低频磁场屏蔽，但在实际中不可能获得理论上的屏蔽效果，因为机壳所必须的出入口和穿透孔破坏了机壳的完整性，使屏蔽效能降低，如下图所示：
一些破坏机壳完整性的因素 加载硅树脂填料。另一方法是指形物支撑，采用铜铍合金指形支撑物应小心使用，那么就不太容易损坏。一般来讲，最好的方法是采用编织导线网或加有金属微粒的硅树脂填料 第３章讨论了在屏蔽门上用适当的填料的实践，第９章讨论了屏蔽室的门结构。但是，除了门以外，在屏蔽的设计中需要考虑以下的一些或全部因素：
·盖板；
·通用孔；
·测量仪表的指示窗；
·显示窗；
·电位器轴；
·指示灯；
·保险丝；
·开关； ·电源线和信号线连接器。控制轴 使用金属控制轴的地方，如电位器，控制轴要穿透屏蔽外壳。因此，它们应通过填充导电填料来密封，通常使用编织金属网，控制轴应穿过填充的金属绝缘管。典型的结构如图６.８所示，其中绝缘管与机壳面板电气相连。
作者: 王清洲 日期: 2001-7-19
篇3：电磁兼容性实现途径及方法
随着经济的全球化, 世界各国为了保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势, 基本都设置了EMC相应的市场准入认证, 如北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、日本的VCCEI认证、中国的3C认证等, 这些都是产品进入市场的“通行证”。所以, 热量表作为国家重点管理的计量器具和节能计量产品, 其电磁兼容性能越来越受到国家监管部门和计量器具生产企业的重视。
存在的问题及解决方案
1.热量表工作原理
热量表主要用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收的热量情况, 广泛用于集中供热, 分户计量收费等地域。其工作原理是将配对温度传感器分别安装在热交换回路的入口和出口的管道上, 将流量传感器安装在入口或出口管上;流量传感器发出流量信号, 配对温度传感器给出入口和出口的温度信号, 计算器采集流量信号和温度信号;经过计算, 显示出载热液体从入口至出口所释放的热量值。热量表主要由流量传感器、配对温度传感器和计算器等组成。按结构主要分为一体式和组合式。
2.EMC试验
热量表在性能评价中存在问题的电磁兼容试验项目主要有静电放电、脉冲群和浪涌试验。热量表电磁兼容试验项目及要求见表1。
(1) 静电放电 (ESD) 抗扰度试验
(1) 存在问题
静电放电抗扰度试验是评估被试物 (EUT) 在遭受人体静电放电时的抗扰度。表2列出某种型号热量表在静电放电试验后结果。
从试验结果可以看出:热量表受到静电放电的干扰, 在干扰后数据丢失, 出现故障, 对热量表系统正常运行产生了影响, 存储位发生改变。根据试验情况分析, 出现问题主要是在接触金属部位时, 导致热量表复位到某一天的信息。很可能是热量表计量芯片主板与外部有接触的点没有防护好。打开热量表外壳检查, 发现是信号线的屏蔽线与信号线一端接触, 而屏蔽线也与外部螺纹连接金属部分有接触, 试验时部分放电电流可能被迫流经内部电路, 出现软件错误。通过将信号线与屏蔽线分离, 即排除干扰。通过试验发现, 这类问题出现虽然没有造成热量表损坏, 但却在使用中会造成贸易结算纠纷。
(2) 解决方案
虽然针对ESD, 许多敏感电子器件芯片内部都有一定的保护措施, 但ESD作用从低到高, 其作用是累积的, 即一个元件可能经受住一次ESD作用, 但不一定能保证经受住多次ESD作用。这就需要在ESD与敏感电子器件接触之前就消除或衰减干扰。通常解决静电干扰源有以下4种措施:a.与外部有接触的点必须防护ESD (如与分流器连接的点) , 即减少源头上静电积累;b.外壳与电路板做好隔离, 防止放电;c.给ESD电流提供泄放路径, 旁路敏感电路;d.对敏感电路采取屏蔽措施等。
(2) 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
(1) 存在问题
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验是评估EUT对来自操作瞬态过程 (如断开电感性负荷、继电器接点弹跳等) 中所产生的瞬态脉冲群的抗扰度。
从表1可知脉冲群试验主要对交流供电以及长度大于1.2 m的直流电源线和信号控制线的热量表进行试验。表3是对某型号热量表配对温度传感器信号线 (长度为1.5 m) 进行试验的结果。
信息丢失或信息内容发生变化。热量表由于其配对温度传感器的信号线大于1.5 m, 较长, 需对其试验。在试验中出现信息变化。根据热量表结构特点, 以上4种措施首先考虑第1种情况是否存在问题。经检查, 温度传感器信号线的电缆无屏蔽层, 而直接进入计量芯片, 在不能更换信号线或给电缆上安装其他防护元件的情况下, 对计量芯片敏感电路局部屏蔽后, 试验通过。
(2) 解决方案
快速脉冲通过信号/控制线注入时, 由于是采用容性耦合夹注入, 属共模注入方式。通常采取措施有:信号电缆屏蔽, 并且接地, 但电缆屏蔽层必须能与试验中的参考接地端可靠连接;信号电缆上安装共模扼流圈;信号电缆上安装共模滤波电容;对敏感电路局部屏蔽。
(3) 浪涌抗扰度试验
(1) 存在问题
浪涌抗扰度试验是用于评估EUT对电力系统的操作瞬态、雷击 (不包括直击雷) 、瞬态系统故障等大能量的浪涌骚扰的抗扰度。
在对某一带有控制部分组合式热量表进行浪涌试验中, 出现表4描述现象。组合式热量表除了流量传感器、配对温度传感器和计算器外, 还包括控制部分。该热量表为交流供电, 设计时电源部分单独考虑, 带有整流滤波电路, 但在试验后不合格。存在问题首先考虑电源板部分。
从表4现象可以看出, 在交流电源端口施加2k V试验电压类似击穿现象。检查电路板发现电源板供电部分电源板损坏, 电源板上电容爆裂。通过分析, 发现整流元件KBP210损坏, 如图1所示。查看该电源部分整流电路耐压600V, 耐压不够, 造成击穿。设计人员更换整流桥路耐压1 600V二极管后, 试验通过, 如图2所示。
(2) 解决方案
浪涌信号是瞬间脉冲冲击, 电压的瞬间变化引起回路中有瞬间的电流变化, 并会在电感上产生高达上千伏的感应电动势, 这个电压串扰到后续电路。后续电路没有过压保护措施, 出现电容爆裂现象。因此, 在设计电路中使用的浪涌保护器件的击穿电压或保护电压应适应电压保护的要求。而且应以足够大的分流能力使能量尽快泄放掉, 即吸收大的能量而不损坏。
篇4：电磁兼容性实现途径及方法
班级：电自100 班
姓名：
学号：20100100
变电站的电磁干扰及电磁兼容
引言
电力系统作为一个强大的电磁干扰源，在运行时会产生各种电磁干扰。各种以微电子和计算机技术为基础的二次设备（例如继电保护、远动、通信设备等）是干扰的敏感者，极易受到干扰影响而出现误动、程序运行异常等非正常工作状态，甚至造成元器件或者设备的损坏。随着智能电子设备、就地化智能终端和保护、高频率低电压微处理器、非常规互感器等新技术的采用，电力系统二次设备的抗干扰性能将面临更大的挑战。
变电站综合自动化系统，是利用多台微机和大规模集成电路组成的自动化系统，代表常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。
变电站在电力系统中，是一次设备和二次设备最集中的场所。系统运行方式的变化、开关的动作、雷电流的出现以及二次回路电缆间的电磁耦合都会对二次回路产生干扰。因此，变电站是电力系统电磁干扰和电磁兼容性问题的主要研究对象。
本文将从电磁干扰源、电磁干扰危害以及防电磁干扰的措施三个方面对变电站电磁兼容问题做一定的阐述。
一、电磁干扰源分析
变电站综合自动化系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两方面。内部干扰是由自动化系统结构、元件布置和生产工艺等决定。外部干扰源主要有交、直流回路开关操作、扰动性负荷(非线性负荷、波动性负荷)短路故障、大气过压(雷电)、静电、无线电干扰和和电磁脉冲等。
变电站中一次回路的任何暂态过程都会通过不同的耦合途径传入二次回路形成电磁干扰，二次回路本身也会产生干扰。二次回路中的设备主要包括继电保护、控制、信号、通信和监测等仪器仪表。它们都属于弱电装置，耐压能力与抗干扰能力较弱。因此，不加防范就会干扰二次设备的正常工作，严重时会造成二次设备绝缘击穿损坏，形成永久性故障。下面主要论述变电站中的电磁干扰源及其特性。
1、谐波的干扰
电力系统是由电感、电阻和电容组成的网络，在一定的参数配合下可能对某些频率产生谐振，,出现过电压和过电流。由于变压器铁芯的非线性，高次谐波电流会使电源电压波形畸变，电源的高次谐波电压通过电容耦合，会在二次设备上产生高次谐波感应电压和感应电流。当此电压和电流值超过某一数值时，就会造成二次设备误动或毁坏。
2、开关量操作引起的干扰
开关操作引起的干扰是变电站微机综合自动化系统所受到的最主要的电磁干扰。当线路或变压器发生短路故障时，开关(断路器)要做出跳闸动作。此时，在开关动、静触头间将发生开断、电弧重燃的反复过程。在此过程中将感应出很高的脉冲电压和高频振荡电流。当振荡电流和脉冲电压与微机监控系统中要处理的开关量和脉冲量同频段时，将使监控和保护等二次系统受到影响，尤其对高速运行和传递数字逻辑信号的微机、计算机干扰更为严重。
3、雷击干扰
当雷电击中变电站后，大电流将经由接地点泄入地网，使接地点电位大大升高。若二次回路接地点靠近雷击大电流的入地点，则二次回路接地点的电位将随之升高，会在二次回路中形成共模干扰，形成过电压，严重时会造成二次设备绝缘击穿。对于二次电缆来说，由于电缆外皮两端与接地网相连，当有雷电流流过地网时。会在电缆两端产生电位差，电流将流过二次电缆的外皮，在二次电缆的芯线上感应出感应电势，叠加在信号上造成干扰。综合自动化变电站中有大量的数字集成电路装置，如远动RTU装置、微机保护装置和微机故障录波装置等。这些装置的电源工作电压一般为5 V，对雷击干扰尤为敏感。如RTU装置，它是由微机处理器和计算机接口电路等构成，当雷电流通过电力电缆、户外二次电缆、交流工作电源等进入RTU主机时，会在RTU的外壳与大地之间产生一个瞬时达到几kV的高电压，该高电压将直接危害着RTU装置的运行安全，甚至会导致设备损坏。
4、二次回路自身干扰
二次回路自身的干扰主要是通过电磁感应而产生的。到目前为止，我国变电站综合自动化设备的数字集成电路装置，很多是采用单片机系统来实现的，单片机系统中的印刷电路板(PCB)上的器件均是由直流电源供电。而直流回路中有许多大电感线圈，在直流回路进行开关操作时，线圈两端将出现过电压，它会在二次回路设备上感应出不利于二次设备正常工作的感应电压和感应电流，对PCB上的器件造成干扰，从而干扰单片机系统的正常工作。
二、电磁干扰可能产生的后果
电磁干扰间可以顺利通过各种分布电容或分布电感耦合到变电站综合自动化系统中，一旦干扰侵入自动化系统内，便将对系统的正常工作造成严重影响，其干扰的后果各式各样，归纳起来有以下几类：
(1)电源回路干扰。使计算机电源受干扰，造成计算机工作不稳定，甚至死机。
(2)模拟量输入、输出通道干扰后果。从TA(小电流互感器)或TV(小电压互感器)的二次引线引入浪涌电压，造成采样数据错误，轻则影响采样精度和计量的准确度；重则可能引起微机保护误动，甚至可能损坏元器件。
(3)开关量输入、输出通道干扰的后果。变电站现场断路器、隔离开关的辅助触点通过长线至开关量输入回路，其受干扰会产生辅助触点抖动，甚至造成分、合位置判断错误。开关量的输出通道由计算机的输出至断路器的跳、合闸的出口回路。除了易受外界引入的浪涌电压干扰外，自动装置内部，微计算机上电过程也容易有干扰信号，导致误动。
(4)CPU和数字电路受干扰的后果。当CPU正通过地址线送出一个地址信号时，若地址线受干扰，使传送的地址错误，导致取错指令、操作码或取错数据，结果有可能误判断或误发命令，也可能取到CPU不认识的指令操作码而停止工作或进入死循环；如果CPU在传送数据过程中，数据线受干扰，则造成数据错误，逻辑紊乱，对于微机保护装置来说也可能引起误动或拒动，或引起死机。计算机的随机RAM是存放中间计算结果、输入输出数据和重要标志的地方，在强电磁干扰下，可能引起RAM中部分区域的数据或标志出错。所引起的后果如数据线受干扰一样，也是很严重的。大部分自控装置的程序和各种定值存放在EPROM或电子盘中，如果EPROM受干扰而程序或定值道破坏，将导致相应的自动装置无法工作。
三、变电站的电磁兼容技术措施
对于变电站综合自动化系统来说，消除或抑制干扰应针对电磁干扰的三要素进行，即消除或抑制干扰源；切断电磁耦合途径；降低装置本身对电磁干扰的敏感度。针对综合自动化系统在多个变电站的实际运行情况，下面介绍几种电磁兼容技术措施：
(1)拟制干扰源的影响。外部干扰源往往是通过连接导线端子串入自动化系统的，可采用屏蔽措施，具体的有一次设备与自动化系统输入、输出的连接采用带有金属外皮(屏蔽层)的控制电缆，电缆的屏蔽层两端接地，对电场耦合和电磁耦合都有显著的削弱作用；二次设备内，综合自动化系统中的测量和微机保护或自控装置所采用的各类中间互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层，这样可起电场屏蔽作用，防止高频干扰信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件；机箱或机柜的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可抑制外部高频干扰；变电站综合自动化系统的机柜和机箱采用铁质材料，使其本身也是一种屏蔽。
(2)接地和减少共阻抗耦合。接地是变电站综合自动化系统电磁兼容的重要形式措施之一。该系统的地线种类有微机电源地和数字地、模拟地、信号地、噪声地、屏蔽地等五种地线。正确的工作接地，对系统的安全可靠工作来说关系重大，而且必须根据实际情况灵活处理。
① 微机电源采取浮地方法即其零线不与机壳相连。这是目前变电站综合自动化系统和各种微机自动装置或微机保护装置经常采用的方法。这种方法必须尽量减少电源线同机壳之间的分布电容。
② 微机电源地与机壳共地。由于“浮地”或不良接地不仅破坏了接地系统的完整性，而且可能成为一个干扰分配系统。因此，对含有模／数转换和高增益放大器的微机装置，宜采用微机电源地与机壳和大地共地的接线方式。这种共地方式可切除放大器正反馈通道，并可消除通过分布电容间导线耦合的低频干扰的影响。③ 一点接地。变电站综合自动化系统属于低频系统，且其各个子系统都由多块插件组成，应尽量采用一点接地的原则。因为在低频的布线和元件问的电感并不是什么大问题，主要是避免接地电路形成环路，避免地线形成环流。
④ 数字地和模拟地的处理。A／D转换器的数字地通常和电源地是共地连接的，由于数字地上电平的跳跃会造成很大的尖峰干扰，会影响A／D转换器的模拟地电平的波动，影响转换结果的精度。为此常采用模拟地和信号地连在一起浮空而不与数字地连在一起或采取数字地和模拟地共地或模拟地和数字地通过一对反相二极管相连接。
⑤ 噪声地的处理。对于继电器或电动机等回路的噪声地，采取独立地的方式，不要与模拟地和数字地合在一起。
(3)电站综合自动化系统中，采取良好的隔离可以减少于扰传导侵入。行之有效的隔离措施有以下几种：
① 模拟量的隔离。变电站的监控系统、微机保护装置以及其他自动装置所采集的模拟量处于强电回路中，必须经过设置在自动化系统各种交流输入回路中的隔离变压器TA、TV隔离，这些隔离变压器一、二次之间必须有屏蔽层，而且屏蔽层必须接安全地，才能起到比较好的屏蔽效果。② 开关量输入、输出的隔离。变电站综合自动化系统开关量的输入，主要是断路器、隔离开关的辅助触点和主变压器分头位置等。开关量的输出，大多数也是对断路器、隔离开关和主变压器分接开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中，如果与自动化系统直接连接，必然会引入强的电磁干扰。因此，要通过光电耦合器隔离或继电器触点隔离，这样会取得比较好的效果。
③ 强、弱信号电缆的隔离。强、弱信号不应使用同一根电缆；信号电缆应尽可能避开电力电缆；尽量增大与电力电缆的距离，并尽量减少其平行长度。
篇5：电磁兼容性实现途径及方法
整车级的.抗扰度测试系统需要的投入很大,因此通常仅有整车生产厂商能够实现.为了研究、开发、品质控制,可以有一个实验室内的测试方法能够被所有车辆厂商和设备供应商用于电子部件的测试.
作 者：王晖 赵文晖 熊炜 Wang Hui ZhaoWenhui XiongWei 作者单位： 刊 名：上海计量测试 英文刊名：SHANGHAI MEASUREMENT AND TESTING 年，卷(期)：2009 36(3) 分类号：U4 关键词：电磁兼容 电波暗室 电磁抗扰度★ 笔记本发热量测试方法
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★ 电磁的解释及造句
篇6：电磁兼容性实现途径及方法
《电磁兼容设计与整改对策及经典案例分析》
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◆时间安排：2011年10月15--16日（上海）
2011年10月29--30日（深圳）
2011年12月3--4日
（上海）
2011年12月10--11日（深圳）
◆主办单位：中
国
时
代
培
训
网
◆参_课_对_象：从事开发部门主管、测试经理、EMC设计工程师、EMC整改工程师、EMC认证工程师、硬件开发工程师、PCB LAYOUT工程师、结构设计工程师、测试工程师、品管工程师，系统工程师。（会上安排咨询与答疑，欢迎各位学员带着问题来学习）
◆标_准_费_用：2500元/2天/人（含培训、指定培训教材、午餐、茶点费等）
══════════════════════════════════════════════ ●课--程--背--景：
为什么产品要通过EMC，EMC到底包含哪些测试项目和性能指标？
为什么产品辐射、传导、静电、EFT问题总是解决不了，而自己又没有好的解决思路？
为什么我的产品也增加了磁珠、电容、电感，但还是没有改善，这些器件 到底该怎么应用？为什么产品问题总是后期出现，在现有基础上到底有哪些方法和措施整改我的产品？
为什么我的产品在设计时EMC也考虑了，但是还不能解决所有问题？
为什么一些理论在实际应用中总是不能真正解决问题？
对于企业领导和研发工程师而言，诸如此类的问题可谓太多，明白EMC测试项目和测试原理，掌握一些EMC测试整改和设计技能，这些都成了我们迫切需要研究 和解决的重大课题。目前很多企业 工程师在这块缺乏实践经验，很多相关知识都是网络和书籍上面了解，但是，一方面在解决实际问题时光靠这些零散的理论是不足的，另一方面，这些“知识”也有可能对EMC的实质理解 造成一些误解，为帮助企业以及研发人员解决在实际产品设计过程中遇到的问题与困惑，我们举办此次
《电磁兼容设计与整改对策及经典案例分析》高级训练班，培训通过大量的实际产品EMC案例讲解，使得学员可以在较短时间内掌握解决EMC技术问题的技能并掌握EMC设计的基本思路！同时对企业缩短产品研发周期、降低产品 研发与物料成本具有重要意义！
══════════════════════════════════════════════ ●课--程--特--色
系统性：课程着重系统地讲述产品EMC测试原理，产品出现各种EMC问题详细的 整改思路与方法，课程以大量的案例来阐述产品EMC设计的思路与方法,以及不同产品出现的各种问题EMC工作重点、工作方法、解决问题的技巧.针对性：主要针对产品各种EMC测试项目，及各种典型产品，在测试过程中出现的不同问题的时候解决的思路与方法，如何使产品经过合理的构架设计、电缆设计、滤波设计、PCB设计顺利通过EMC测试。
实战性：在整个培训课程中涉到多个案例，全面讲授产品问题整改和定位，设计的技巧。
══════════════════════════════════════════════ ●培--训--收--益
本课程主要从EMC测试与案例分析出发，通过每个EMC案例的分析，向学员介绍 有关EMC的实用设计与诊断技术，减少设计人员在产品的设计与EMC问题诊断中误区。同时通过案例说明EMC设计原理，让学员更好的理解EMC设计精髓.本课程的特点是案例多.生动.直观.想象与原理精密结合。培训 完成后一年内,可以通过邮件和电话免费解答企业EMC方面工程问题，作为培训内容完美补充。
══════════════════════════════════════════════ 【专_家_介_绍】：朱文立先生 中国电磁兼容EMC实战知名专家
朱文立先生：中国电磁兼容EMC实战知名专家，中华创世纪企业培训网 首席EMC培训师，1989年毕业于华中理工大学，高级工程师，工业和信息化部质量安全检测中心副主任，全国电磁兼容标准化技术委员会（SAC/TC264）委员、全国无线电干扰标准化委员会A分会（SAC/TC79/SC1）委员、全国无线电干扰标准化委员会I分会（SAC/TC79/SC7）委员、中国制造工艺协会电子分会电磁兼容制造专业委员会副主任委员、全国质量监管重点产品检验方法标委会IT一组（SAC/TC374/WG37）委员、中国认证认可监督管理委员会电磁兼容专家组（CNCA-TC10）委员、IECEE中国国家认证机构电磁兼容专家工作组（CQC-ETF10）组长、中国质量认证中心（CQC）技术委员会检测技术分委会委员、广东省保密技术专家委员会委员、CQC工厂审查员、CRBA质量体系注册审核员。长期从事电子/电气产品认证检测及电磁兼容 研究与测试工作。对电磁兼容理论、设计、检测技术及产品认证有较深入的研究，参与制定并有署名的电磁兼容国家标准十余份，公开发表相关论文五十余篇，参与合编电磁兼容专著数本，在全国认证检测行业和电磁兼容技术领域有较高的知名度。作为主讲人进行过数十次面向生产企业和同行的电磁兼容理论、测试与设计技术讲座和培训，得到行业人员的充分肯定。
══════════════════════════════════════════════ 【 培—训—大—纲 】（结 合 多 个 经 典 案 例 进 行 实 战 讲 解）
1．电磁兼容基础
1.1 电磁兼容概述（30min）（9:00-9:30）1.1.1 电磁兼容的定义 1.1.2 电磁兼容的研究领域 1.1.3 实施电磁兼容的目的
1.2 电磁兼容理论基础（45min）（9:30-10:15）1.2.1 基本名词术语
1.2.2 电磁兼容测试中常用单位 1.2.3 电磁干扰形成的三要素
1.3 电磁兼容测量（30min）（10:15-10:45）1.3.1 几个重要的电磁兼容标准对照表 1.3.2 常用电磁兼容测量项目
2．电磁兼容设计
2.1 关键元器件的选择（75min）（10:45-12:00）2.1.1 无源器件的选用
2.1.2 模拟与逻辑有源器件的选用 2.1.3 磁性元件的选用 2.1.4 开关元件的选用 2.1.5 连接器件的选用 2.1.6 元器件选择一般规则
2.2 电路的选择和设计（60min）（1:30-2:30）2.2.1 单元电路设计 2.2.2 模拟电路设计 2.2.3 逻辑电路设计 2.2.4 微控制器电路设计 2.2.5 电子线路设计一般规则
2.3 印制电路板的设计（90min）（2:30-4:00）2.3.1 PCB布局 2.3.2 PCB布线
2.3.3 PCB板的地线设计
2.3.4 模拟-数字混合线路板的设计 2.3.5 印制电路设计一般规则
2.4 接地和搭接设计（90min）（4:00-5:30）2.4.1 接地的基本概念 2.4.2 接地的基本方法
2.4.3 信号接地方式及其比较 2.4.4 接地点的选择
2.4.5 地线环路干扰及其抑制 2.4.6 公共阻抗干扰及其抑制 2.4.7 设备接大地 2.4.8 搭接
2.4.9 搭接及接地设计一般规则
2.5 屏蔽技术应用（60min）（9:00-10:00）2.5.1 屏蔽的基本概念 2.5.2 屏蔽效能的设计 2.5.3 屏蔽原理
2.5.4 屏蔽机箱的设计
2.5.5 设备孔、缝的屏蔽设计 2.5.6 电磁屏蔽材料的选用 2.5.7 屏蔽设计一般规则
2.6 滤波技术应用（60min）（10:00-11:00）2.6.1 滤波器的分类 2.6.2 滤波器的衰减特性 2.6.3 滤波电路的设计 2.6.4 滤波器的选择 2.6.5 滤波器的安装 2.6.6 滤波器的使用场合
2.7 时钟电路的设计（20min）（11:00-11:20）2.7.1 扩展频谱法
2.7.2 扩展频谱法实际应用
2.7.3 减少时钟脉冲干扰的其它措施
2.8 产品或设备内部布置（20min）（11:20-11:40）2.8.1 产品或设备内部布局 2.8.2 产品或设备内部布线
2.9 导线的分类和敷设（20min）（11:40-12:00）2.9.1 屏蔽电缆的连接
2.9.2 导线和电缆的布线设计
3．电磁兼容对策
3.1 概述（30min）（1:30-2:00）
3.1.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策 3.1.2 常见的电磁兼容整改措施
3.2 电磁骚扰发射问题对策（75min）（2:00-3:15）3.2.1 电子、电气产品内的主要电磁骚扰源 3.2.2 骚扰源定位
3.2.3 电子、电气产品连续传导发射超标问题及对策 3.2.4 电子、电气产品断续传导发射超标问题及对策 3.2.5 电子、电气产品辐射骚扰超标问题及对策 3.2.6 骚扰功率干扰的产生和对策
3.3 谐波电流问题对策（30min）（3:15-3:45）3.3.1 测量标准介绍
3.3.2 谐波电流发射的基本对策
3.3.3 低频谐波电流抑制滤波解决方案 3.3.4 主动PFC解决方案 3.3.5 谐波问题的其它对策
3.4 瞬态抗扰度问题对策（75min）（3:45-5:00）3.4.1 综述
3.4.2 静电放电抗扰度测试常见问题对策及整改措施 3.4.3 脉冲冲群抗扰度测试常见问题对策及整改措施 3.4.4 浪涌冲击抗扰度测试常见问题对策及整改措施
4．咨询与答疑（30min）（5:00-5:30）
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篇7：电磁兼容性实现途径及方法
剩余电流继电器可与低压断路器或低压接触器等组装成组合式的剩余电流保护器[1],用来对电气线路进行接地故障保护,防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故。
随着电子技术的发展,剩余电流继电器已实现单片机控制及数字化。在电力系统恶劣的电磁环境中经常受到电磁骚扰,出现电磁干扰的几率很大,严重影响剩余电流继电器的正常工作[2,3]。IEC第17技术委员会陆续对IEC 60947系列标准进行修订时,在产品标准中增加了电磁兼容(EMC)的要求。因此新编的正在报批的国家标准《剩余电流动作继电器》中也增加了电磁兼容验证要求[4]。
1 电磁兼容验证及要求
1.1 静电放电抗扰度
剩余电流继电器应按GB/T 17626.2-2006的要求进行试验,试验等级:空气放电8 k V,接触放电8 k V。
剩余电流继电器应在专用的金属外壳中进行试验,试验装置应符合图1的要求。
对操作人员可接触的部位,例如,整定装置、键盘、显示器、按钮等进行直接放电试验。直接放电每极性10次,间隔大于或等于1 s。间接放电应施于外壳表面上的选定点,在每一个选定点每极性试验10次,间隔大于或等于1 s。
判定按性能标准B执行,性能标准B:试验时,通以0.3I△n时,剩余电流继电器不应动作。试验后,在突然出现剩余电流I△n的条件下验证正确动作,试验时测量动作时间,动作时间应符合标准的要求。在试验期间,剩余电流继电器可动作,如出现这种情况,后续试验应在最接近的较低的试验等级下进行,这时剩余电流继电器不应再动作。
1.2 电快速瞬变/脉冲群(EFT/B)抗扰度试验
剩余电流继电器应按GB/T 17626.4-1998要求进行试验,采用共模试验,试验等级4,即电源端口:4 k V;信号端口(例如,外接互感器的连接线等):2 k V。
剩余电流继电器应分别按图2(电源端口试验)、图3(信号线端口试验)和图4(对带分离互感器的剩余电流继电器)安装。
对电源和辅助电源端口应采用耦合-去耦网络。对信号端口应采用耦合-去耦网络或耦合夹注入法。骚扰应施加1 min。判定按性能标准B执行。
1.3 射频电磁场辐射抗扰度试验
剩余电流继电器应按GB/T 17626.3-2006的要求进行试验,试验等级3,即10 V/m的要求。
当使用发射极化信号的天线,例如,双锥形天线或对数周期天线,试验应进行二次,一次在水平极性,另一次在垂直极性,并考虑到的二个面应有最大灵敏度。首先在整个频率范围内对试品进行误动作试验,接着试品在各个频率点进行正确动作试验。
试验装置应按图5和图6(对带分离互感器的剩余电流继电器)。
误动作试验,频率在80~1 000 MHz和1 400~2 000 MHz范围内扫描。对每个频率的幅度调制波的停顿时间应在500~1 000 ms之间,步长为先前频率的1%。
正确动作试验,试验应在如下每个频率进行:80,100,120,180,240,320,480,640,960,1 400 MHz和1 920 MHz,在每个频率的电磁场稳定后验证其动作。每个频率的停留时间应大于标准中对I△n规定的最大动作时间。
判定按性能标准A执行,性能标准A:试验时,通以0.3I△n时,剩余电流继电器不应动作。通以1.25I△n时,在每个试验频率时剩余电流继电器应动作,每个频率的停留时间应不小于规定的I△n时的最大动作时间。试验后,在突然出现剩余电流I△n的条件下验证正确动作,试验时测量动作时间,动作时间应符合标准的要求。
1.4 射频电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验(共模)
剩余电流继电器应按GB/T 17626.6-1998的要求进行试验,试验电平:10 V(电源端和信号端)。
电源线应通过耦合-去耦网络M1、M2或M3(适用时)注入骚扰。
信号线应通过耦合-去耦网络注入骚扰。若不可行,可采用电磁夹。
对带分离互感器的剩余电流继电器,通过互感器连接线注入骚扰的试验装置如图6所示。
首先在整个频率范围内对试品进行误动作试验,接着试品在各个频率点进行正确动作试验。
误动作试验,频率在150 k Hz~80 MHz的范围内扫描。对每个频率的幅度调制波的停顿时间应在500~1 000 ms之间,步长为先前频率的1%。
正确动作试验,在如下每个频率进行试验:0.150,0.300,0.450,0.600,0.900,1.20,1.80,2.40,3.60,4.80,7.20,9.60,12.0,19.2,27.0,49.4,72.0 MHz和80.0 MHz。在每个频率的骚扰电压水平稳定后验证其动作。每个频率的停留时间应大于JB 8756-××××中的表2对I△n规定的最大动作时间。判定按性能标准A执行。
1.5 电磁发射试验
具有电子线路的剩余电流继电器可能产生不间断的电磁骚扰。当电子线路的基本开闭频率大于9 k Hz时,应按GB 4824(环境A或环境B)进行发射试验,其发射应不超过规定的极限。射频传导发射(150 k Hz~30 MHz),射频辐射发射(30~1 000 MHz),利用准峰值探测器(guasi-peak detector)测量。
在进行上述试验时,对剩余动作电流和(或)延时可调的剩余电流继电器,应在其最低整定值时进行试验。剩余电流继电器应施加一个合适额定工作电压,主电路没有负载。
2 应对的抑制方法
产品在上述试验出现问题时应具体分析原因,采取相应的应对措施。
在电快速瞬变/脉冲群骚扰信号试验中,骚扰会通过电源线传导耦合进入剩余电流继电器的电路中。剩余电流继电器中的电子电路对脉冲骚扰是比较敏感的。如果其中含有数字电路,对脉冲骚扰更为敏感。进入电子电路的电快速瞬变/脉冲群的骚扰信号通过直接触发和电感应耦合,使其工作异常。因此剩余电流继电器在电源端应有良好的滤波性能。
对于进入电路的电快速瞬变/脉冲群骚扰信号还可以通过印制线路板的地线共阻抗耦合到继电器其它的敏感部分。由于任何地线都具有电阻和电抗,所以当有电流通过就要产生电压降。对于电快速瞬变/脉冲群骚扰信号,其电流变化极快,并且含有大量高频分量,在公共地线上很容易产生电位差。当此电压高于电路的抗扰度电平时,就可能对共用地线的其它电路产生骚扰。因此印制线路板的地线应尽量的宽而短。
如果剩余电流继电器的绑线不合理,当通过电快速瞬变/脉冲群骚扰信号时也会引起骚扰。如强电和弱电回路的导线绑在一起或信号线与强电电源放在一起时,当骚扰信号通过其中的电路时,由于电路之间的距离太近,它们之间相互耦合,产生“串扰”现象,造成剩余电流继电器的不正常工作。因此要合理布线,强电、弱电、信号线分别绑线。
通过印制线路板的优化设计来提高系统的静电放电抗扰度的能力,印制线路板上的印制线可以成为静电放电中产生电磁发射的天线。为了降低这些天线的耦合作用,在设计印制线路板上的印制线时应尽可能的短,印制线包围的面积应尽可能的小。在设计时,所有的元器件应均匀分布印制板的整个区域,以减小共模耦合。使用多层印制线路板和栅格的走线方式也可以减小耦合,抑制共模辐射骚扰。剩余电流继电器应有一个良好的接地系统,即为静电放电电流提供一个低阻抗的放电路径,并将放电电流有效地限制在此路径中。
对电缆进行屏蔽和滤波,防止电缆成为接收电磁骚扰的天线。信号输入采用滤波方式,阻止辐射骚扰耦合到剩余电流继电器中。一般滤波器应为分流电容或一系列电感,以及由以上两种滤波器的混合方式。
在剩余电流继电器的软件设计中增加抑制电磁干扰的措施,它们能有效地应对剩余电流继电器工作严重失常。这些措施有“刷新”、“检查”并“恢复”等。“刷新”过程涉及周期性复位到休止状态,并刷新显示器和指示器状态。“检查”过程用于决定程序是否正确执行,它们在一定间隔时间被激活,以确认程序是否完成某个功能。如果这功能没有实现,一个“恢复”程序被激活。
3 结语
目前,等同采用IEC 60947系列标准的新修订的国家标准中都相应增加了电磁兼容(EMC)的要求,并把EMC的试验作为型式试验的项目,必须对产品进行考核。因此,随着新修订的低压电器产品标准的陆续发布实施及EMC认证工作的进一步开展,低压电器的EMC认证将会像安全认证一样重要和普及,国内的低压电器制造厂商应尽早作好准备。
参考文献
[1]JB/T8756-1998剩余电流动作保护继电器[S].
[2]白同云,吕晓德.电磁兼容设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.
[3]王幸之,王雷.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.
篇8：电磁兼容性实现途径及方法
浅谈电磁兼容及在ZPW-2000A中的应用
阐述了电子设备设计中的电磁兼容设计方法及措施,一方面降低设备自身对外部的`电磁辐射干扰,另一方面提高设备抗击外部对自身干扰的性能,并列举了应用实例.
作 者：吴兰 Wu Lan 作者单位：上海铁路通信工厂,上海,200436 刊 名：铁路通信信号工程技术 英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION ENGINEERING 年，卷(期)：2009 6(3) 分类号：U2 关键词：电磁兼容 传导 辐射 干扰篇9：电磁兼容性实现途径及方法
1电路板设计的一般原则
电路板设计的一般原则包括:电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、电路布线、焊盘、填充、跨接线、包地等。其中元件布局和电路布线是影响电路板性能最重要的部分,下面对元件布局和电路布线结合五通道坦克车的接收控制作详细阐述。
1.1元件布局
首先应考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后,再确定元件的位置,一般来说,应把模拟信号、高速数字电路、噪声源(如继电器、大电流开关等)这三部分合理分开,使相互间的信号耦合为最小。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
1.2电路布线
1.2.1电路布线的原则
(1)输入、输出端用的导线应尽量避免相邻平行,最好加线间地线,以免发生反馈耦合。
(2)导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定,当铜箔厚度为0.05毫米、宽度为1~15毫米时,通过2安的电流,温度不会高于3摄氏度。因此,导线宽度为1.5毫米便可满足要求。对于集成电路尤其是数字电路,通常选宽度为0.02~ 0.3毫米的导线,当然,只要允许,还是尽可能用宽线,尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。
1.2.2射频电路PCB设计对布线的要求
在射频电路PCB设计中,电源线和地线的正确布线显得尤其重要,合理的设计是克服电磁干扰的最重要的手段。PCB上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。 地线容易形成电磁干扰的主要原因于地线存在阻抗。当有电流流过地线时,就会在地线上产生电压,从而产生地线环路电流,形成地线的环路干扰。当多个电路共用一段地线时,就会形成公共阻抗耦合, 从而产生所谓的地线噪声。因此,在对射频电路PCB的地线进行布线时应该注意以下问题:五通道坦克车高频部分如进行完全包地处理,会影响接收机的稳定性并受电磁干扰,应留有缺口不应完全封闭,如图1所示。
2电路板及电路抗干扰措施
印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,以下从三个方面讨论PCB抗干扰设计的措施。
2.1电源线设计
根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。
2.2地线设计
(1)印刷电路板上,电源线和地线最重要。克服电磁干扰,最主要的手段就是接地。对于双面板,地线布置特别讲究,通过采用单点接地法,电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的,电源一个接点,地一个接点。印刷线路板上,要有多个返回地线,并都会聚到回电源的那个接点上,就是所谓单点接地。与印刷线路板以外的信号相连时,通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号,屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆,一端接地为好。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。
(2)地线设计的原则是:数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开,分别与电源端地线相连,并尽可能加大线性电路的接地面积。
(3)低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
(4)当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。将接地线构成闭环路。设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时,将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于:印制电路板上的很多集成电路元件,尤其遇到耗电多的元件时,因受接地线粗细的限制,会在地结上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地构成环路,则会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力。 RX2八通道遥控接收板,如图2所示。
2.3合理设置退耦电容
性能好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份。瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。去耦电容有两个作用:一方面旁路除掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uf的去耦电容有5n H分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1uf,10uf电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf或10uf的去高频电容往往是有利的,即使是用电池供电的系统也需要这种电容。另一方面是本集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;每10片左右的集成电路要加一片充放电电容,或称为蓄放电容,电容大小可选10uf。最好不用电解电容,电解电容是两层溥膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。去耦电容值的选取并不严格,可按C=1/f计算,即10MHz取0.1u F。对微控制器构成的系统,取0.1~0.01u F之间都可以。退耦电容的一般配置原则是:
(1)电源输入端跨接10~100u F的电解电容器。如有可能,接100u F以上的更好。
(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01u F的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片都应布置一个1~10u F的钽电容。
(3)对于抗噪声能力弱、关断时电源变化大的器件,如RAM、 ROM存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。
(4)电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。
3结语
电磁干扰信号如果处理不当,可能造成整个电路系统的无法正常工作,因此,如何防止和抑制电磁干扰,提高电磁兼容性,就成为设计无线多通道遥控PCB板时的一个非常重要的课题。同一电路, 不同的PCB设计结构,其性能指标会相差很大。
参考文献
[1]连纪文,浅谈电力系统电磁兼容问题[J].电力系统通信,2003,24,(3):8-9.
[2]江思敏,唐广芝.PCB和电磁兼容设计[M].第二版.机械工业出版社,2008:198-199.
[3]张莉.位标器动平衡测试系统中EMC的设计与实现[D].华中科技大学,2005:36-38.
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篇10：电磁兼容性实现途径及方法
1研究背景
电磁兼容试验在我国兴起于上世纪90年代。针对不用的产品特性, 所用的检测标准不尽相同。考虑到端子骚扰的话, 信息类产品主要源自GB 9254, 音视频类产品和家用电器主要需要符合GB 13837和GB 4343.1的规定, 而工业、科学和医疗设备需要满足的又是GB 4824。这些国家强制标准还映射到了各行各业自己的对应产品标准中, 例如铁道部的TB/T 3034与我们的国标都是源自CISPR 11、CISPR 22等诸多对电磁兼容骚扰测试限值和方法进行了规定的标准。
对于某类型产品而言三个频率段的电磁兼容实验限值一般都包含在同一份国家标准中。虽然三个测试的频率段有所交集, 但是其试验方法、设备和场地却不尽相同。
2研究目的
一般电磁兼容实验室常面对可能包括:家用电器、电动工具、音视频设备、信息技术设备、电信终端和医疗设备。上述设备在进行EMC试验时所用到的主要设备和摆放方式几乎相同、相通, 例如一套由频率范围为150k Hz~30MHz的接收机和人工电源网络组成的测试系统, 便可进行90%以上常见产品的射频传导骚扰限值试验。以某品牌接收机为例, 其可生成的REPORT型式虽然包括txt文档、数字位图和PDF文档, 但是其内容全部不能进行编辑, 不能按需选择生成仅包涵重点信息的报告, 按照频率点提取的扫描峰值总量有6000多行数据, 要进行全部数据的查阅极为不方便。现有设备除了对冗余数据筛选能力不足以外, 对EMI测量数据的计量特性体现也不足, 比如说在最终结果的数值修约和不确定度的评定几乎不涉及。
3研究技术路线和解决方案
根据射频传导骚扰和功率骚扰试验工作需要处理的数据所具备的特殊情况, 设计系统的开发平台、运行环境、系统功能和计量特性, 主要功能除符合我院实际工作需要外, 还需将系统移植到使用同样测试硬件的我省部分企业实验室, 从而保证系统能发挥应有的作用和具备相应的价值。
3.1系统开发平台
联合编程的开发平台其实可选择的并不多, 利用Visual Studio和MATLAB完成联合编程基本原理已被广泛论证且普遍适用。考虑到操作界面的友好性与可扩展性, 选用MATLAB R2009a与Visual Studio 2010 C#语言进行联合编程最为合适。
3.2系统功能及实现方案
3.2.1数据格式批量调整
EMI Receiver可输出的数据格式需要经过调整才可被MATLAB语言编译的函数提取并进行后续处理, 而MATLAB语言获取数据的能力略显不足, 其强大的图像和数据处理功能不言而喻, 但是只有首现借助C#, 编译可调整数据格式的函数才能让MATLAB发挥其优势。
3.2.2数据筛选和计算
通过程序转换后的数据在xls文件中占6024行, 冗余信息量大且查阅困难, 利用MATLAB编写的程序具有直观的操作界面现将全部数据呈现在操作员面前 (见图1) , 它可将波形图、限值和扫描结果直接呈现在操作员面前, 点击程序中“数据处理”按钮后数据自动筛选功能立即开始运行, 在筛选工作开始的同时, 程序会指引操作员将被筛选过的数据存入指定位置, 以便和后期运算衔接。
一般接收机工作原理都是在预扫中获得全部频率点的电压电平峰值, 对其中超越了限值的频率点进行准峰值和平均值扫描, 这样获得的矩阵就包括了频率点、峰值、准峰值和平均值。但是这样的一个矩阵在被导出的时涵盖了敏感点和非敏感点的全部信息, 对于工作来说, 非敏感点数据不作为判定依据, 所以程序能够实现将非敏感度点信息剔除的功能。生成仅含敏感点数据的矩阵后, 对于检定工作来说最重要的就是计算全部敏感频率点在对应限值下的余量, 因为标准的合格判定都是建立在限值余量 (Margin) 之上。
经过筛选和计算的数据被直接呈现在程序界面中 (见图2) , 主要内容包括仅包括敏感频率点的峰值 (Peak) 、准峰值 (QPeak) 、平均值 (Avg) 、准峰值限值 (Limit QP) 、准峰值余量 (Margin QP) 、平均值限值 (Limit Avg) 和平均值限值 (Margin Avg) 。
3.2.3数据判定
通过筛选和计算之后的数据可直接用于检测结果的判定, 敏感点被罗列出来后只需观察其准峰值和平均值余量, 如果Margin QP和Margin Avg两个纵行中出现负数, 那么自然检测结果可记作“不合格”。但是从事计量工作的人都明白, 只有引入系统不确定度后的结果才能作为用于最终判定。
在将系统不确定度植入程序软件之前我们首现需要明确它的来源。以电源端子传导骚扰为例, 它主要是测量待测物对公共电网产生的干扰。测试频率由9k Hz~30MHz, 该试验主要是由测量接收机、人工电源网络、电缆和限幅器组成。影响测量结果的要素包括测量接收机读数、人工电源网络阻抗、电缆校准和限幅器的校准, 测试的重复性等。不确定度按照不同来源 (见表1) 被视作彼此独立、互不相关的不确定度分量, 利用“方合根”得出的值就被视作测试系统的合成不确定度被载入本文所述软件的数据判定模块。
3.2.4报告生成
一份完整的EMC测试报告应该包括:曲线图、敏感读点结果、引用测试标准信息和部分EUT信息。测试报告被提交委托测试者手中后, 对方可以清楚得知EUT测试结果或测试失败的原因。一份测试报告作为检定证书的原始记录时, 篇幅其实不用特别长, 通过一份Report, 检测人员最需要获取的信息是测试数据能否支持合格判定。敏感点被罗列出来以后, 检定员就可以快捷的复现失败部分的试验, 以便验证试验复现性, 同时被记录下的敏感频率点将可以更好的引起研发人员的关注。
4总结与展望
本文论证了利用MATLAB语言编译的数据筛选函数和数据计算函数, 可被利用于EMC端子骚扰、功率骚扰试验数据的处理方面。试验输出的庞大矩阵信息在MATLAB程序中可以被快速处理, 且MATLAB的数学功能无论是在普通计算还是不确定度的评定中都可以被充分运用, 着实可以帮助电磁兼容检定员提高工作效率。本文在讲述技术方案时, 论证了将C#语言作为程序操作界面的编译语言的优势, 在取得这一优势的同时C#与MATLAB的联合编程的可行性也在电磁兼容发射数据处理系统中得到了良好验证。本文论述的程序虽然编译难度不大, 但是本程序是针对电磁兼容试验频率范围广、数据计算量大、不确定度评定复杂和标准变更频率高等特点来量身定制的, 将软件投入单位实际工作后, 充分证明了此软件的功能性和稳定性都满足设计的要求, 可被运用于EMC检测工作。
参考文献
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