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電磁干擾整改

發布時間: 2020-11-22 21:56:06

Ⅰ 怎樣屏蔽電磁的干擾

首先我們要搞清楚屏蔽和電磁兼容性,電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)縮寫EMC,就是指某電子設備既不幹擾其它設備,同時也不受其它設備的影響。電磁兼容性和我們所熟悉的安全性一樣,是產品質量最重要的指標之一。安全性涉及人身和財產,而電磁兼容性則涉及人身和環境保護。
電磁波會與電子元件作用,產生干擾現象,稱為EMI(Electromagnetic Interference)。例如,TV熒光屏上常見的「雪花」,便表示接受到的訊號被干擾。
屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離,以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統的干擾源包圍起來,防止干擾電磁場向外擴散;用屏蔽體將接收電路、設備或系統包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統等外部的干擾電磁波和內部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場,可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。 (1)當干擾電磁場的頻率較高時,利用低電阻率的金屬材料中產生的渦流,形成對外來電磁波的抵消作用,從而達到屏蔽的效果。(2)當干擾電磁波的頻率較低時,要採用高導磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內部,防止擴散到屏蔽的空間去。(3)在某些場合下,如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時,往往採用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。
許多人不了解電磁屏蔽的原理,認為只要用金屬做一個箱子,然後將箱子接地,就能夠起到電磁屏蔽的作用。在這種概念指導下結果是失敗。因為,電磁屏蔽與屏蔽體接地與否並沒有關系。真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個因素:一個是整個屏蔽體表面必須是導電連續的,另一個是不能有直接穿透屏蔽體的導體。屏蔽體上有很多導電不連續點,最主要的一類是屏蔽體不同部分結合處形成的不導電縫隙。這些不導電的縫隙就產生了電磁泄漏,如同流體會從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決這種泄漏的一個方法是在縫隙處填充導電彈性材料,消除不導電點。這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣。這種彈性導電填充材料就是電磁密封襯墊。 在許多文獻中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器,似乎只有當用導電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠防止電磁波泄漏。實際上這是不確切的。因為縫隙或孔洞是否會泄漏電磁波,取決於縫隙或孔洞相對於電磁波波長的尺寸。當波長遠大於開口尺寸時,並不會產生明顯的泄漏。
電磁屏蔽的機理.a、當電磁波到達屏蔽體表面時,由於空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續,對入射波產生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度,只要求交界面上的不連續; b、未被表面反射掉而進入屏蔽體的能量,在體內向前傳播的過程中,被屏蔽材料所衰減。也就是所謂的吸收; c、在屏蔽體內尚未衰減掉的剩餘能量,傳到材料的另一表面時,遇到金屬-空氣阻抗不連續的交界面,會形成再次反射,並重新返回屏蔽體內。這種反射在兩個金屬的交界面上可能有多次的反射。 總之,電磁屏蔽體對電磁的衰減主要是基於電磁波的反射和電磁波的吸收。
現在有許多關於產品輻射和傳導發射限制的國家標准和國際標准。有些還規定了對各種干擾的最低敏感度要求。通常,對於不同類型的電子設備有不同的標准。雖然一個產品要獲得市場的成功,滿足這些標準是必要的,但符合這些標準是自願的。
但是,有些國家給出的是規范,而不是標准,因此要在這些國家銷售產品,符合標準是強制性的。有些規范不僅規定了標准,還賦予當局罰沒不符合產品的權力。
應用范圍.筆記本電腦、GPS、ADSL和行動電話等3C產品都會因高頻電磁波干擾產生雜訊,影響通訊品質。另若人體長期暴露於強力電磁場下,則可能易患癌症病變。因此防電磁干擾已是必備而且勢在必行的製程。
導電漆.EMI導電漆噴塗技術具有高導電性、高電磁屏蔽效率、噴塗操作簡單(同表面噴漆操作一樣只須要在塑膠外殼內噴上薄薄一層導電漆)等特點,廣泛應用於通訊製品(行動電話)、電腦(筆記本)、攜帶型電子產品、消費電子、網路硬體(服務器等)、醫療儀器、家用電子產品和航天及國防等電子設備的EMI屏蔽。適用於各種塑膠製品的屏蔽(PC、PC+ABS、ABS等)。噴塗導電漆解決了因做金屬屏蔽罩受空間限制、操作、成本壓力的限制,因其導電漆噴塗操作極其簡單,做到了塑膠金屬化,而受到越來越多的關注及推廣。逐漸取代了以往貼錫箔、銅紙、做金屬屏蔽罩的工藝

Ⅱ 如何解決電磁干擾(EMI / RFI)/射頻干擾

電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)及其抑制措
李貴山 楊建平 黃曉峰 (蘭州工業高等專科學校 蘭州 730050)
1 引言
隨著電子系統的日益精密、復雜及多功能化,電子干擾問題日趨嚴重,它可使系統的性能發生變化、減弱,甚至導致系統完全失靈。特別是EMI/RFI(電磁干擾/射頻干擾)問題,已成為近幾年電子產業的熱點。為此,不少國家的專業委員會相繼制定了法規,對電子產品的電磁波不泄露、抗干擾能力提出了嚴格規定,並強制執行。
美國聯邦通信委員會(FCC)於1983年頒布了20780文件,對計算機類器件的EMI進行限制;德國有關部門頒布了限制EMI的VDE規范,在放射和輻射方面的約束比FCC規范更嚴格;歐洲共同體又在VDE規范中增加了RF抗擾性、靜電泄放和電源線抗擾性等指標。FCC、VDE規范將電子設備分為A(工業類設備)和B(消費類設備)兩類,具體限制如表1所示。

此外,還有一系列適用於電子EMI/RFI防護的標准文件:MIL-STD-461、MIL-STD-462、MIL-STD-463、MIL-STD-826、MIL-E-6051、MIL-I-6181、
MIL-I-11748、MIL-I-26600、MSFC-SPEC279等,所有這些法規性文件對電子系統的干擾防護起到了重大的作用。本文詳細討論了電子線路及系統中EMI/RFI的特徵及其抑制措施。
2 EMI/RFI特性分析
電子系統的干擾主要有電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)和電磁脈沖(EMP)三種,根據其來源可分為外界和內部兩種,每個電子電氣設備均可看作干擾源,這種干擾源不勝枚舉。EMI是在電子設備中產生的不需要的響應;RFI則從屬於EMI;EMP是一種瞬態現象,它可由系統內部原因(電壓沖擊、電源中斷、電感負載轉換等)或外部原因(閃電、核爆炸等)引起,能耦合到任何導線上,如電源線和電話線等,而與這些導線相連的電子系統將受到瞬時嚴重干擾或使系統內的電子電路受到永久性損壞。圖1給出了常見EMI/RFI的干擾源及其頻率范圍。
2.1 干擾途徑
任何干擾問題可分解為干擾源、干擾接收器和干擾的耦合途徑三個方面,即所謂的干擾三要素。如表2所示。
干擾信號是通過傳導(電路或系統的內部連接,干擾源和接收器由導體連接)、輻射(寄生電感和寄生電容,干擾源和接收器相距大於數個波長)和感應(電容效應與電感效應,干擾源和接收器相距小於數個波長)到達接收器。如果幹擾信號的頻率小於30 MHz,主要通過內部連接耦合;如果大於30 MHz,其耦合途徑是電纜輻射和連接器泄露;如果大於300 MHz,其耦合途徑是插槽和母板輻射。許多情況下,干擾信號是一寬頻信號,其耦合方式包括上述所有情形。

2.3 EMI特性分析
在電子系統設計中,應從三個方面來考慮電磁干擾問題:首先是電子系統產生和發射干擾的程度;其次是電子系統在強度為1~10 V/m、距離為3米的電磁場中的抗擾特性;第三是電子系統內部的干擾問題。
利用干擾三要素分析與EMI相關的問題需要用FAT—ID概念。FAT—ID是描述任何EMI問題固有特性的五個關鍵因素的縮寫,這五個關鍵參數是頻率、幅度、時間、阻抗和距離。實際上,信號的時間響應包含了干擾頻譜響應的所有信息。
在數字系統中,信號上升時間和脈沖重復率產生的頻譜分量可根據下式計算:

將FAT—ID應用於電子系統時,EMI輻射便成為信號上升時間和脈沖重復率的二次函數。
在EMI分析中的另一個重要參數是電纜的尺寸、導線及護套,這是因為,當EMI成為關鍵因素時,電纜相當於天線或干擾的傳輸器,必須考慮其物理長度與屏蔽問題。
內部干擾是指系統內部高速數字線路對敏感模擬線路和其它數字線路的影響,或電源雜訊對模擬/數字線路的污染。內部干擾通常產生於數字和模擬電路之間,或驅動器與數字線路之間。
2.3 RFI特性分析
現實生活中的無線電發射源是極其豐富的,如無線電台、電視台、移動通信、計算機、電動機、電錘等等,數不勝數。所有這些電子活動都會影響電子系統的
性能。無論RFI的強度和位置如何,電子系統對RFI必須有一個最低的抗擾度。在通信、無線電工程中,抗擾度定義為設備承受每單位RFI功率強度的敏感度。在
大多數RFI分析中,用電場強度來描述RFI激勵,即

式中E為電場強度(V/m);PT為發送功率(mW/cm)。
從「干擾源—耦合途徑—接收器」的觀點出發,電場強度E是發射功率、天
線增益和距離的函數,即 2

式中GA為天線增益;d為電路或系統距干擾源的距離(m)。
由於模擬電路一般在高增益下運行,對RF場比數字電路更為敏感,因此,必須解決μV級和mV級信號的問題;對於數字電路,由於它具有較大的信號擺動和雜訊容限,所以對RF場的抑制力更強。RF場可通過電感/電容耦合產生雜訊電壓或雜訊電流。
3 無源元件在EMI/RFI環境中的特性
無源元件的合理使用可減小EMI/RFI對電路或系統的影響,對於設計者,應對抗干擾的主要工具——無源元件有足夠的了解,特別是它們的非理想作用。圖2給出了無源器件在電路中的非理想特性。

可以看出,在很高頻率時,導線變成了反射線,電容變成了電感,電感變成了電容,電阻變成了共振電路。在低頻時,導線具有很低的電阻(<0.0656Ω/m),但它的寄生電感約為0.079 nH/m,當頻率大於13 kHz時,就變成了電感,由於電感的不可控性,最終使其變成一根發射線。根據天線理論可知,無端接的傳輸線將變成一個具有增益的天線。
4 低通濾波器在抑制EMI/RFI中的應用
低通濾波器是一種很早就被人們採用的干擾凈化技術,對共模和差模雜訊有較強的抑製作用。圖3所示電路可用於防止模擬電路受EM場和RF場干擾。

可以看出,干擾的耦合途徑有信號輸入、信號輸出和電源供應三個點,所以採用0.1μF的高頻陶瓷電容對所有的電源供應端進行退耦;採用截止頻率高於信號帶寬10~100倍的低通濾波器對所有的信號線進行濾波。
對於低通濾波器,必須保證在預期的最高頻率段也是有效的,因為,實際的低通濾波器在高頻時會出現泄露現象,如圖4所示。這是由於寄生電容引起電感效率的損失,寄生電感引起電容效率的損失所造成的。對於低通濾波器(電感、電容組成),當輸入信號頻率比濾波器截止頻率高100~1000倍時,就發生泄露現象。為此,一般不採用一級低通濾波器,而是分為低頻帶、中頻帶和高頻帶且每個頻帶單獨設置濾波器,如圖5所示。

圖5中,低頻帶寬為10kHz~1MHz;中頻帶寬;5電源線的EMI/RFI抑制對策;電源線的EMI/RFI是由瞬變電壓引起的,因此,;(1)在電源引入端加混合電源瞬變保護網路;如圖6所示,氣體放電管和大功率齊納二極體提供差模;(2)利用變壓器進行隔離;(3)在電源的整流和穩壓輸出端除加有大電容低頻濾;C=ΔIΔl/Δu;式中ΔI——電源電流波動的峰值;Δl—

圖5中,低頻帶寬為10 kHz~1 MHz;中頻帶寬為1 MHz~100 MHz;高頻帶寬為100 MHz~1GHz。在低通濾波器中,如果存在任何對地阻抗,該阻抗便成為高頻雜訊的旁路路徑,因此,濾波器的地應是寬頻帶且連接到低阻抗點或地線層上,以優化濾波性能。另外,高頻電容的引腳應盡可能短,最好採用低電感表面貼片式瓷片電容。
5 電源線的EMI/RFI抑制對策
電源線的EMI/RFI是由瞬變電壓引起的,因此,這類干擾的抑制對策主要是提高電路或系統對瞬變電壓的適應能力。分析和實踐證明下述措施對提高電源抗干擾能力是有效的。
(1)在電源引入端加混合電源瞬變保護網路。
如圖6所示,氣體放電管和大功率齊納二極體提供差模與共模保護,在要求不高時,可用金屬氧化物壓敏電阻代替齊納二極體。扼流圈用來吸收浪涌電流。

(2)利用變壓器進行隔離。變壓器對大於300ns的瞬變有很好的保護作用。但在具體應用中應注意,變壓器的連接方式不同,所構成的保護模式也不同。一般由四種方式:1)採用無屏蔽的標准變壓器,且次級與安全地相連以消除中性點與地之間的壓差;2)採用單層法拉第屏蔽的變壓器,屏蔽與安全地連接以實現共模保護;3)採用單層法拉第屏蔽的變壓器,初級與中性線相連以實現差模保護;4)採用三層法拉第屏蔽的變壓器,可實現差模、共模保護,並能消除中性點與安全地之間的壓差。
(3)在電源的整流和穩壓輸出端除加有大電容低頻濾波外,應並接低容量無感高頻濾波電容器。其容量:
C=ΔIΔl/Δu
式中ΔI——電源電流波動的峰值;Δl——電流脈動寬度;Δu——電源電壓波動允許值。
(4)在每個電路模塊上電源線走線在接法上使其終端形成閉環,否則,在
電源線終端相當於開路時,高頻干擾就會形成全反射,而使干擾信號成倍增加。
(5)盡量使電源線和地線平行走線,使電源線對地呈低阻抗以減小電源雜訊干擾。最好使用雙絞線饋電。
6 PCB設計中的EMI/RFI保護
印刷電路板上信號線的布設如何,將直接關繫到系統對電磁干擾和電磁能輻射的靈敏度,一個不好的PCB設計很可能導致系統的EMC失敗。高頻雜訊在PCB上可能耦合、輻射的途徑有:電源線輻射、電源阻抗耦合、公共地阻抗耦合、I/O線的串擾與輻射。因此,在設計中,應從以下幾個方面來考慮抑制EMI/RFI。
(1)如果條件允許,應盡可能採用低於實際要求速度的器件。因為,器件速度越高,EMI問題就越嚴重。對於納秒級的器件,由於它們具有寬頻寬,采樣時鍾和輸入對任何形式的高頻雜訊都會響應。對於此類高速器件,可在其I/O端採用具有鐵氧體芯電感的小型濾波器以降低對EMI/RFI環境的敏感度。如果是雙極性供電,應在正、負供電線上均加鐵氧體芯電感。
(2)電源層、地線層和信號層的合理設計。一個好的PCB布局應將關鍵的模擬信號路徑與高頻源隔離、數字/模擬的高頻部分與低頻部分相互隔離。採用多層板可減小EMI發射,且對RF場的抗擾度要比雙面板增加10倍或更多。比較好的多層板排列是將信號線嵌入在電源層和地線層之間,這種設計的優點是低阻抗、低輻射、低串擾,可減小50MHz以上的輻射和串擾,但板內容量小,退耦困難,嵌入信號線的測試與檢修困難。
(3)PCB中走線的特性阻抗。為了防止反射,要求PCB上走線的特性阻抗應滿足單向傳輸延遲時間等於或大於信號上升/下降時間的一半。為此,一般應採用2英寸/ns准則。表3給出了常用數字邏輯基於2英寸/ns准則的走線長度。2英寸/ns准則也適用於模擬電路的走線設計。
對於利用絕緣材料將信號層與電源/電線層隔離的PCB板的特性阻抗可用
下式計算:

式中εr為PCB板材料介電常數;d為各層的厚度(mils);w為線寬(mils);t
為線厚(mils)。

信號層走線的單向傳輸時間由下式確定:

例如:一個標准4層PCB板,一般利用0.021〃FR-4(εr=4.7)型絕緣材
料隔離,採用8mil寬、1.4 mil厚的銅層走線,其特性阻抗為88Ω,單向傳輸時間為1.7 ns/ft。
總之,在PCB設計時,必須按實際情況和可能大些,將信號線間隙用地線填充。電源和地線採用平行走線,有利於減小電感。
7 屏蔽技術
屏蔽技術可防止外部EMI/RFI對電路或系統的影響,但要正確應用屏蔽技術,就必須清楚干擾源、環境、干擾源與被干擾對象之間的距離等問題。如果電路或系統靠近干擾源,電磁場特性取決於干擾源;如果電路遠離干擾源,電磁場特性取決於傳輸介質。當電路與干擾源的距離小於λ/2π(λ為干擾信號波長)時,就認為電路靠近干擾源,否則,認為遠離干擾源。
EMI/RFI對電路的影響與其特性阻抗有關,電磁場的特性阻抗(波阻抗)取決於電場和磁場之比。對於遠電磁場,其電磁比率就是空氣的波阻抗(Z=377Ω);對於近電磁場,波阻抗取決於干擾的固有特性及距干擾源的距離,如果幹擾是高電流低電壓,則磁場佔主要地位,波阻抗小於377Ω,如果幹擾是低電流高電壓,則電場起主要作用,波阻抗大於377Ω。通常採用封閉導體對電路進行屏蔽,封閉導體對電路屏蔽的有效性取決於屏蔽材料表面對入射波的反射損耗和屏蔽體
對內部發射波的吸收損耗。對於電場,反射損耗取決於干擾頻率和屏蔽材料,即

適當的封閉屏蔽體對防止外部干擾和限制內部干擾是很有效的,然而,在實際工程中,由於內部電路中的調節旋紐、開關、連接器及通風大呢感原因,經常需要在屏蔽體上開設槽孔,這將削弱屏蔽性能,導致干擾進入系統內部。這種情況下的屏蔽效率為:屏蔽效率
式中λ為干擾信號的波長;L為槽孔的最大長度。
當屏蔽體哂納感所開槽孔的最大長度等於干擾頻率波長的一半時,輻射最大,相當於沒有屏蔽效果。為此,在屏蔽體上開設槽孔時,其最大長度要小於干擾信號波長的1/20,同時應在多個面開設而不是在一個面開設槽孔。 8 結論
在日益復雜的電磁環境下,如何減小相互間的電磁干擾,使各種設備和系統能正常運轉,是一個亟待解決的問題。在採用不同的方法對EMI/RFI精心抑制時,應分析其綜合效應,並對所採用的干擾抑制手段的作用進行恰當的預估,才能獲得較理想的效果。
9 參考文獻
1 H W Ott.Noise Rection Techniques in Electronic Sys-tems.Second Editiong.New York,John Wiley&Sons,Inc.,1988
2 A Rich.Understanding Interference-Type Noise.Ana-log Dialogue,1982,16(3):16~19
3 A Rich.Shielding and Guarding.Analog Dialogue,1983,17(1):8~13

Ⅲ 抑制電磁干擾的基本措施有哪些

抑制電磁干擾的基本措施從原理上講包括接地,屏蔽,濾波等等
從路徑上可以分為傳導抑制和輻射抑制等等

Ⅳ 求一個關於消除電磁干擾的真實案例

在去年夏天炎熱的一天,費城郊外的一家製造工廠里,暖通空調安裝人員正在准備測量他們所安裝的設備的製冷效果。 他們將一隻熱電偶探頭插入一根嶄新空調風管中,這是完全重新設計的製冷系統的一部分,該系統將使工廠悶熱的環境成為歷史。
暖通空調工作組期待著儀表讀數遠遠低於90ºF的環境溫度。但他們卻得到了超出預計的數值。溫度儀表的LED 閃爍著999.9的數字。
「肯定不對,」工作組中的一名新員工盯著溫度儀表大喊到。一名經驗更豐富的同事卻沒有如此疑惑。他很快發現熱電偶線通路太靠近空調壓縮機電機了。溫度儀表不只是讀取了探頭感應到的熱量。由於壓縮機沖擊未屏蔽的熱電偶線造成了電磁干擾,所以儀表會處於混亂狀態。
大多數電機會產生這樣的電磁干擾(EMI)或雜訊,稱為射頻干擾(RFI)。許多其它電氣裝置也或多或少地產生電磁干擾。在家裡,電磁干擾源包括變光開關(產生起警告作用的嗡嗡聲)、屋頂風扇、電動跑步機一類運動器械和微波爐。(早期微波爐的電磁干擾泄漏對裝有心臟起搏器的人構成危險,但當今政府對泄漏的嚴格限制以及已成為心臟起搏器標準的屏蔽導線大大降低了這種擔憂。)
在工廠車間中,點焊機、弧焊機和感應焊機一類產生火花的機械會產生嚴重的電磁干擾,計算機數控(CNC)車床和銑床、由大電機驅動的其它設備、高亮度燈、繼電器和對講機也會產生嚴重的電磁干擾。至於無所不在的手機,它所發射的低等級能量可能不會影響費城工廠中使用的那一類熱監測系統。
其他的案例你還可以看http://cn.omega.com/learning/TwistedTale-REF.html

Ⅳ 如何改進感測器的抗干擾能力

感測器直接接觸或接近被測對象而獲取信息。感測器與被測對象同時都處於被干擾的環境中,不可避免地受到外界的干擾。感測器採取的抗干擾措施依據感測器的結構、種類和特性而異。 一、微弱信號檢測用感測器的抗干擾 對於檢測出的信號微弱而輸出阻抗又很高這樣的感測器(如壓電、電容式等),抗干擾問題尤為突出,需要考慮的問題有: ⑴感測器本身要採取屏蔽措施,防止電磁干擾。同時要考慮分布電容的影響。 ⑵由於感測器的輸出信號微弱、輸出阻抗很高,必須解決感測器的絕緣問題,包括印製電路板的絕緣電阻都必須滿足要求。 ⑶與感測器相連的前置電路必須與感測器相適應,即輸入阻抗要足夠高,並選用低雜訊器件。 ⑷信號的傳輸線,需要考慮信號的衰減和傳輸電纜分布電容的影響,必要時可考慮採用驅動屏蔽。 二、感測器結構的改進 改進感測器的結構,在一定程度上可避免干擾的引入,可有如下途徑: ⑴將信號處理電路與感測器的敏感元件做成一個整體,即一體化。這樣,需傳輸的信號增強,提高了抗干擾能力。同時,因為是一體化的,也就減少了干擾的引入。 ⑵集成化感測器具有結構緊湊、功能強的特點,有利於提高抗干擾能力。 ⑶智能化感測器可以從多方面在軟體上採取抗干擾措施,如數字濾波、定時自校、特 性補償等措施。 三、抗共模干擾措施 ⑴對於由敏感元件組成橋路的感測器,為減小供電電源所引起的共模干擾,可採用正 負對稱的電源供電,使電橋輸出端形成的共模干擾電壓接近於0。 (2)測量電路採用輸入端對稱電路或用差分放大器,來提高抑制共模干擾能力。 (3)採用合理的接地系統,減少共模干擾形成的干擾電流流入測量電路。 四、抗差模干擾措施 (1)合理設計感測器結構並採用完全屏蔽措施,防止外界進入和內部寄生耦合干擾。 (2)信號傳輸採取抗干擾措施,如用雙絞線、屏蔽電纜、信號線濾波等。 (3)採用電流或數字量進行信號傳送。

Ⅵ 怎樣能消除電磁干擾

1、拉開用電器的距離。2、將用電器加屏蔽。3、電磁干擾是有方向性的,將兩台電器能發出的電磁波的元件相互垂直放置可以一定程度消除電磁波干擾。但怎麼樣電磁波是不能避免的。

Ⅶ 如何解決電磁干擾(EMI / RFI)/射頻干擾

電源線的EMI/RFI是由瞬變電壓引起的,因此,這類干擾的抑制對策主要是提高電路或系統對瞬變電壓的適應能力。分析和實踐證明下述措施對提高電源抗干擾能力是有效的:

  1. 在電源引入端加混合電源瞬變保護網路。
    如圖6所示,氣體放電管和大功率齊納二極體提供差模與共模保護,在要求不高時,可用金屬氧化物壓敏電阻代替齊納二極體。扼流圈用來吸收浪涌電流。

  2. 利用變壓器進行隔離。變壓器對大於300ns的瞬變有很好的保護作用。但在具體應用中應注意,變壓器的連接方式不同,所構成的保護模式也不同。一般由四種方式:1)採用無屏蔽的標准變壓器,且次級與安全地相連以消除中性點與地之間的壓差;2)採用單層法拉第屏蔽的變壓器,屏蔽與安全地連接以實現共模保護;3)採用單層法拉第屏蔽的變壓器,初級與中性線相連以實現差模保護;4)採用三層法拉第屏蔽的變壓器,可實現差模、共模保護,並能消除中性點與安全地之間的壓差。

  3. 在電源的整流和穩壓輸出端除加有大電容低頻濾波外,應並接低容量無感高頻濾波電容器。其容量:C=ΔIΔl/Δu式中ΔI——電源電流波動的峰值;Δl——電流脈動寬度;Δu——電源電壓波動允許值。

  4. 在每個電路模塊上電源線走線在接法上使其終端形成閉環,否則,在電源線終端相當於開路時,高頻干擾就會形成全反射,而使干擾信號成倍增加。

  5. 盡量使電源線和地線平行走線,使電源線對地呈低阻抗以減小電源雜訊干擾。最好使用雙絞線饋電。

  6. PCB設計中的EMI/RFI保護印刷電路板上信號線的布設如何,將直接關繫到系統對電磁干擾和電磁能輻射的靈敏度,一個不好的PCB設計很可能導致系統的EMC失敗。高頻雜訊在PCB上可能耦合、輻射的途徑有:電源線輻射、電源阻抗耦合、公共地阻抗耦合、I/O線的串擾與輻射。

Ⅷ 電磁干擾產生的不良後果有哪些

1. 對電子系統、設備的危害 強烈的電磁干擾可能使靈敏的電子設備因過載而損壞。一般硅晶體管發射極與基極間的反向擊穿電壓為2~5V,很易損壞,而且其反向擊穿電壓隨溫度升高而下降。電磁干擾引起的尖峰電壓能使發射結和集電結中某點雜質濃度增加,導致晶體管擊穿或內部短路。在強射頻電磁場下工作的晶體管會吸收足夠的能量,使結溫超過允許溫升而導致損壞。

2. 對武器裝備的危害 現代的無線電發射機和雷達能產生很強的電磁輻射場。這種輻射場能引起裝在武器裝備系統中的靈敏電子引爆裝置失控而過早啟動;對制導導彈會導致偏離飛行彈道和增大距離誤差;對飛機而言,則會引起操作系統失穩、航向不準、高度顯示出錯、雷達天線跟蹤位置偏移等。

3. 電磁場對人體的危害 電磁輻射一旦進入人體細胞組織就要引起生物效應,即局部熱效應和非熱效應。非熱效應機理較復雜,有待於進一步探討。熱效應取決於輻射峰值功率,同時還與頻率有關。在1~3GHz范圍內熱效應最為嚴重,生物效應吸收的能量可達入射能量的20%~100%。而在其它頻率范圍內,生物效應吸收的能量為入射能量的40%左右。不同頻率的電磁輻射對人體的危害程度並不一樣。對低於1GHz的輻射,皮膚組織感覺遲鈍,能量滲透性強,易產生深部組織受熱而損傷。對1~3GHz的輻射,人體表面組織和深部組織都會吸收能量,如眼球和內組織極易損傷。電磁場的熱效應可使人體溫度升高,人體超過正常體溫時,新陳代謝和氧氣的需要量很快增加,例如溫度升高。

4.在電磁環境中,電磁干擾造成的危害是各種各樣的,可能從最簡單的令人煩惱的現象直到嚴重的災難。在美國發生的兩個例子,可以說明電磁干擾的嚴重性。曾經有一個鋼鐵廠,由於起吊溶融鋼水包的天車的控制電路受到電磁干擾,以致使一包鋼水被完全失控地傾倒在車間的地面上,並且造成了人員傷亡。另一個例子是,一個帶有由生物電控制假肢的殘疾人,駕駛一輛摩托車,途經高壓送電線下方,由於假肢控制電路受到干擾而摩托車失控,導致了不應發生的災難。當然,以上兩例是比較突出的。下面還可以舉出一些電磁干擾可能造成的危害:a) 擾電視的收看、廣播收音機的收聽。在我國出現過由於塑料加工高頻熱合機干擾收看電視而引起居民與工廠的糾紛。b)在數子系統與數據傳輸過程中數據的掉失。c) 在設備、分系統或系統級正常工作的破壞。d)醫療電子設備(例如:醫療監護議、心電起搏器等)的工作失常。e) 自動化微處理器控制系統(例如:汽車的剎車系統、防撞氣囊保護系統)的工作失控。f) 導爆裝置的工作失常。g) 起爆裝置的無意爆炸。h) 工業過程式控制制功能(例如:石油或化工)的失效。除以上所舉的例子之外,強電磁場還會對生物體造成影響,一般認為其效應可以分為熱效應與非熱效應。對於熱效應,隨著射頻入射功率密度的逐漸增加,可出現血流加快、血液分布較少部位的局部體溫升高、酶活性降低、蛋白質變性、心率改變甚至體溫調節能力受抑制、局部組織受損直至死亡等等。而對於非熱效應。其影響就廣泛得多。包括對中樞神經系統(如:對腦組織的代謝、腦組織的生物電等),對血液與免疫系統,對心血管系統、對生殖系統與胚胎發育的影響等等。這些影響不僅僅反應在個體級、器官級而且影響到細胞級。由上可見,電磁環境的惡化,會導致多方面的後果。開拓電磁兼容研究,加強電磁兼容管理,降低電磁騷擾,避免電磁干擾,是當務之急。

Ⅸ 怎樣有效的規避電磁干擾

一是布線、接地,要符合相關規范;二是要才去合理的諧波抑制措施,比方說接地、濾波、隔離、屏蔽等。

Ⅹ 如何進行電磁干擾的抑制

電磁干擾基本概念
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在復雜的電磁環境中,任何電子及電氣產品除了本身能夠承受一定的外來電磁干擾(Electromagnetic InterferenceEMI)而保持正常工作外,還不會對其他電子及電氣設備產生不可承受的電磁干擾,該產品即具有電磁兼容性(Electromagnetic CompatibilityEMC)[1]。
21世紀將是信息爆炸的時代,信息的產生、傳遞、接收、處理和儲存等都需要依賴電磁波作為載體。廣義地說,聲波、無線電波、光波均可作為信息載體,因此,廣義的電磁兼容性概念也應拓展到聲、光、電的廣闊領域。
電子及電氣產品的電磁干擾發射或受到電磁干擾的侵害都是通過產品的外殼、交/直流電源埠、信號線、控制線及地線而形成的。按照EMI的傳播方式,可將其分為電磁輻射干擾和電磁傳導干擾兩大類。通常,輻射干擾出現在產品周圍的媒體中,傳導干擾則出現在各種導體中。一般來說,通過外殼發射的電磁干擾,或通過外殼侵入的干擾都是輻射干擾,而通過其它導體發射和入侵的干擾屬於傳導干擾。
2 人類必須關注電磁兼容問題
20世紀中葉以來,電子技術的迅猛發展,使人類社會的進步和文明上了一個新的台階,但是也給人們帶來了一系列社會問題和環境問題。家用電器、通信、計算機及信息設備、電動工具、航空、航天等工業、科技、醫學等各個領域的自動控制、測量儀器以及電力電子系統等的廣泛普及、應用,深入千家萬戶之中,使得電磁污染問題日益突出,而電子設備的高頻化、數字化,干擾信號的能量密度增大,使有限空間內的電磁環境更為惡化。
1996年3月,日本SAPIO雜志公布了日本家用電器電磁輻射的檢測結果(表1)。瑞典等北歐三國於1993年所作的聯合調查指出:人類長期受到2mG(毫高斯)以上的電磁輻射影響,患白血病的機會是正常人的2.1倍,患腦腫瘤的機會是正常人的1.5倍,其他疾病的發病概率也明顯增加。
3 EMI抑制技術的主要內容[3]
3.1 抗EMI系統設計技術
抗EMI系統設計技術是提高電子整機EMC性能的關鍵所在。因此該技術又稱為EMC設計技術。
EMC設計的目的是使電子、電氣產品在一定的電磁環境中能正常工作,既滿足標准規定的抗干擾極限值要求,在受到一定的電磁干擾時,無性能降級或故障;又滿足標准規定的電磁輻射極限值要求,對電磁環境不構成污染源。因此,EMC是產品的重要性能之一,也是實現產品效能的重要保證。
EMC設計要從分析產品預期的電磁環境、干擾源、耦合途徑和敏感部件入手,採用相應的技術措施,抑制干擾源、切斷或削弱耦合途徑,增強敏感部件的抗干擾能力等。並進行計算機模擬和測試驗證。
EMC設計技術包括系統設計、結構設計、材料和元器件的選取以及抗EMI元器件的使用等。其中有源器件的選用十分關鍵。
EMC設計技術在產品設計的初級階段就應十分重視,盡可能把80%~90%以上的問題解決在初級階段。一旦產品批量生產了,發現EMC問題再去解決,就會事倍功半。
3.2 EMI抑制材料技術
3.2.1 屏蔽材料
屏蔽就是利用材料的反射和/或吸收作用,以減少EMI輻射。屏蔽材料的有效填置可減少或清除不必要的縫隙,抑制電磁耦合輻射,降低電磁泄漏和干擾。具有較高導電、導磁性能的材料可作為電磁屏蔽材料,一般要求屏蔽性能達40~60dB。目前常用的屏蔽材料有金屬材料和高分子材料兩大類。
金屬材料按用途又可分為襯墊屏蔽材料和透氣性屏蔽材料兩種。任何實用的機箱都會有縫隙,由於縫隙的導電不連續性,在該處即產生電磁泄漏。解決的辦法是在非永久性搭接處加電磁密封襯墊。如金屬絲網襯墊、導電橡膠襯墊、鈹銅指形簧片、螺旋管襯墊及橡膠芯襯墊+金屬絲網等。任何機箱為了散熱透氣往往開有小孔,因此引發電磁泄漏,用金屬絲網難以達到完全屏蔽效果,需採用波導窗、多層截止波導通風板和泡沫金屬等以改善屏蔽效果。由銅或鎳及連通的空洞組成、空心金屬骨架互連的三維網狀結構金屬泡沫作屏蔽材料,在10~100MHz范圍內,屏蔽性能達90dB,且重量輕、體積小,是很有前途的屏蔽材料。
高分子材料主要包括導電塑料、導電塗料和表面導電材料,此外還有導電玻璃和導電膜片;與金屬材料相比,它們具有重量輕、易成型、電阻率可調等特點。導電塑料是將導電物質如碳黑、金屬粉或金屬纖維摻雜於樹脂中製成,屏蔽性能可達30~80dB;導電塗料通常由Ag、Ni、Cu或C導電物質作填料,與合成樹脂、溶劑和添加劑一起,塗覆於塑料表面形成固化膜,產生導電屏蔽效果,性能為20~60dB不等;表面導電屏蔽材料一般採用金屬熔射、塑料電鍍、真空蒸發、貼金屬箔等手段,使絕緣材料表面形成導電層,鍍層最薄為2~5μm,屏蔽性能可達45~120dB,甚至更高。
3.2.2 吸波材料
吸波材料的主要功能是將干擾源所產生的電磁輻射能量轉化為其它能量(主要是熱能)而耗散掉。根據損耗機理不同,可分為電阻型、電介質型和磁介質型三大類[4]。
電阻型吸波材料主要有碳精粉、石墨和SiC等,吸波能力主要取決於材料電阻率,由於這種材料吸收層厚度t與電磁波長λ成正比,通常t=0.6λ,故適合於高頻段,若在100MHz時應用,材料厚度需達1.8m。
電介質型吸波材料有BaTiO2、鐵電陶瓷等高介電材料,能量衰減主要來自介電損耗,而介電損耗與頻率依賴關系較強,故吸收頻帶窄,且成本高,應用受到一定限制。
磁介質型吸波材料主要為鐵氧體,利用鐵氧體獨特的復數磁導率產生的磁損耗機理,吸收電磁波,成本低廉,所以目前應用最為廣泛。其中MnZn鐵氧體EMI抑制材料主要用於低頻,NiZn鐵氧體EMI抑制材料主要用於高頻,而羰基鐵、鐵基、鎳基磁介質則可在大電流情況下應用,以解決鐵氧體磁芯的磁飽和問題。
3.3 EMI抑制元器件技術
3.3.1 有源器件的開發與應用
開發和應用有源器件,要重點關注其電磁干擾發射和電磁敏感度這兩項技術指標。有源模擬器件的敏感度取決於靈敏度和帶寬,而靈敏度以器件的固有雜訊為基礎;邏輯器件的靈敏度取決於直流雜訊容限和雜訊抗擾度。有源器件有兩種電磁發射源:傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾通過電源線、接地線和互連線進行傳輸,並隨頻率增高而增大;輻射干擾通過器件本身或連線向外發射,並隨頻率的平方而增大。瞬態地電流是上述兩種干擾的初始源,良好接地和各種去耦方式是減小地電流的主要手段。
邏輯器件的翻轉速度快,所佔頻譜越寬,因此,在保證功能的前提下,不可過分追求響應速度。數字電路的干擾頻譜很寬,是電子和電氣設備中的重要干擾源,其電磁輻射可分為共模和差模兩種形式。工作頻率越高,輻射能量就越大;信號電平越高,輻射干擾就越強。為了控制差模輻射,必須將印製電路板上信號線、電源線和它們的回線緊靠在一起,以減少迴路面積;為了控制共模輻射,可使用柵網地線或平面接地等良好接地方式,也可採用共模扼流圈。
3.3.2 抗EMI器件的開發與應用
具有良好屏蔽和接地措施的電子、電氣產品,也仍然會有電磁干擾,此時應當合理選用抗EMI元器件。抗EMI器件的種類很多,濾波是壓縮干擾頻譜的基本手段,抗EMI濾波器是EMC技術的基礎元器件之一,功能獨特、門類繁多,在此僅舉幾例。
(1) 信號線濾波器
這是一類用於信號線的低通濾波器,用來濾除高頻干擾成分。主要有線路板濾波器、屏蔽殼體饋通濾波器和連接器濾波器、濾波器陣列板等,通常由EMI磁芯和電容器組成π型或L型濾波網路。
(2) EMI抑制器
抗EMI鐵氧體的重要參數為磁導率μ和飽和磁通密度Bs。μ可表示為復數,實數部分表徵電感,虛數部分構成磁損耗。其等效電路由電感L和電阻R組成,L、R均為頻率的函數。低頻時R很小,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制;高頻時R增大,電磁干擾被吸收並轉換成熱能。這類EMI抑制器實際上也是一種低通濾波器,目前已被廣泛用於印製板、電源線和信號線上,不但抑制高頻干擾和尖峰干擾,也具有吸收靜電放電脈沖的能力。
(3) 電源線濾波器
電源線是電磁干擾出入電子、電氣設備的主要通道,電源線濾波器只允許電源頻率通過,高於電源頻率的干擾信號將受到衰減和抑制。由於火線、零線迴路中的干擾為差模干擾,而火線、零線與地線迴路中的干擾為共模干擾,電源線濾波器對這兩種干擾信號的濾波器效果是不同的,所以往往需要區別對待。
3.4 EMI測試技術
嚴格按照國際、國內相關EMC標准,對系統整機、部件、元器件和材料進行EMI測試、驗證是EMC技術創新的關鍵。前不久,上海建成了華東地區第一個按90年代新工藝、新標准設計的EMC實驗室,採用高性能鐵氧體吸波材料組裝成微波暗室及一系列屏蔽實驗室,可對電子產品的靜電、群脈沖、浪涌、磁場、諧波、傳導發射等EMC技術指標進行測量、*估[5]。只有解決了EMC測試問題,才能更好地開展電子、電氣產品的科研、生產、銷售、應用、服務,同時可對IT產品的進出口業務實施有效監督

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