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电子设备结构设计中的电磁兼容设计

2013-10-29 12:12:55 来源:中国投资研究网 【字体: 【收藏本页】【打印】【关闭】

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核心提示:随着科学技术的迅速发展,各种电子、电气、信息设备的种类越来越多,性能越来越高,应用行业领域也越来越广。


关键词: 电子设备

  随着科学技术的迅速发展,各种电子、电气、信息设备的种类越来越多,性能越来越高,应用行业领域也越来越广。这就要求设备在共同的电磁环境中俱有良好的工作状态,因此产品在开发设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计。如果忽视了这一问题,到新产品使用时,干扰问题就会暴露出来。因此及早地解决电磁干扰问题是电子设备结构设计时必须考虑的重要环节。在电子、电气结构设计中,常用的消除电磁干扰的方法主要有:屏敝,滤波,接地,合理工艺布局等。

  (一)屏敝

  电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,绝大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽技术来解决,而且不会影响电路的正常工作。电磁屏蔽的目的有两个:一个限制内部的辐射电磁能越出某一个区域;二是防止外来的辐射进入某一区域。即切断电磁波的传播途径。

  电磁屏蔽设计要点:(1)屏蔽板尽量靠近被屏蔽元件,并且屏蔽板必须可靠接地,越靠近被屏蔽元件其分布电容的容量越大,其屏蔽效果越好。(2)屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响,理论上全封闭的金属盒的电场屏蔽效果最好。(3)屏蔽材料以良导体(铝、铜、铁等)为好,屏蔽材料的厚度满足强度要求即可。

  屏敝体上孔和缝的屏敝设计(1)屏敝体上孔的屏敝设计。覆盖金属丝网:在开孔位置上覆盖金属丝网,能显著提高屏敝效能,结构简单,成本低。金属丝网的屏敝效能主要与丝网的网孔大小和密度以及丝网的安装方式有关。通常,金属丝网的网孔越小,密度越紧密,其屏敝效能就越显著。金属丝网在安装之前,应把配合面上的不良导电物质清除干净,以确保金属丝网与屏蔽体之间的良好的导电性。用穿孔金属板代替通风孔:为了提高屏敝效能,在满足通风孔使用的情况下,可以采用多个小孔代替大孔的结构形式,穿孔金属板可以直接在屏蔽体上打小孔,或者单独预制成一个穿孔金属板安装到屏蔽体的通风孔上。安装截止式通风波导:通过实验测试表明,在频率高于100MHz的高频段时,金属丝网和穿孔金属板的屏敝效能就开始明显下降,不能满足使用要求。因此,在高频段时,可采用具有较高屏敝效能的截止式通风波导。(2)屏敝体上缝的屏敝设计影响缝隙屏蔽的主要因素有:缝隙的深度、缝隙的最大尺寸、缝隙的数量、材料表面特性,还有屏蔽材料的导电性能和屏蔽性能。a、尽可能采用紧固点(螺钉、铆钉、点焊等)直接连接的方式实现屏蔽,一般这种方式的结构容易实现,主要应用在屏蔽效能不高于20dB/1GHZ的场合。b、存在以下情况时,考虑在缝隙中安装屏蔽材料:①结构方案中限制了使用紧固点或紧固点的数量,在使用螺钉连接时尤其明显。②活动连接的缝隙,例如门、拉手条等。③屏蔽效能要求高于30dB/1GHZ,一般只靠紧固点连接方式难以满足要求,此时就需要在缝隙中填充屏蔽材料。

  (二)滤波

  滤波是压缩信号回路干扰频谱的一种方法。它既可以抑制干扰源的发射,又可以抑制干扰源频谱分量对敏感设备、电路或元器件的影响。在滤波电路中,选用穿心电容、三端电容、铁氧化体磁环,能有效改善电路特征。所有电源滤波器外壳都必须与设备的接地点连接。

  (三)接地

  在电磁兼容领域中,接地技术至关重要。不管是否和大地有实际的连接,只要为电源和信号提供了回路和基准电位,就通称接地。接地的目的有二个,一个是安全接,安全接地是指设备的金属外壳接地,是为了保护人身安全,设备装置以及电路,防止雷击、静电损坏等。另一个是工作接地,工作接地是指单板,母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面,它给信号回流提供低阻抗的通道。信号的质量很大程度上依赖工作接地的好坏。


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