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電磁兼容設計的常見(jiàn)問(wèn)題，你不得不掌握（一）
日期：2024-06-24 22:26
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摘要：
你知道什么是電磁兼容嗎?有哪些問(wèn)題呢?本篇文章為你普及一下電磁兼容設計中常見(jiàn)的小問(wèn)題，千萬(wàn)不要錯過(guò)咯!
1. 為什么要對產(chǎn)品做電磁兼容設計?
答：滿(mǎn)足產(chǎn)品功能要求、減少調試時(shí)間，使產(chǎn)品滿(mǎn)足電磁兼容標準的要求，使產(chǎn)品不會(huì )對系統中的其它設備產(chǎn)生電磁干擾或影響周邊設備工作環(huán)境。
2.對產(chǎn)品做電磁兼容設計可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行?
答：電路設計(包括器件選擇)、軟件設計、線(xiàn)路板設計、屏蔽結構、信號線(xiàn)/電源線(xiàn)濾波、電路的接地方式設計等。
3.在電磁兼容領(lǐng)域，為什么總是用分貝(dB)的單位描述?10mV是多少dBmV...
你知道什么是電磁兼容嗎?有哪些問(wèn)題呢?本篇文章為你普及一下電磁兼容設計中常見(jiàn)的小問(wèn)題，千萬(wàn)不要錯過(guò)咯!
1. 為什么要對產(chǎn)品做電磁兼容設計?
答：滿(mǎn)足產(chǎn)品功能要求、減少調試時(shí)間，使產(chǎn)品滿(mǎn)足電磁兼容標準的要求，使產(chǎn)品不會(huì )對系統中的其它設備產(chǎn)生電磁干擾或影響周邊設備工作環(huán)境。
2.對產(chǎn)品做電磁兼容設計可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行?
答：電路設計(包括器件選擇)、軟件設計、線(xiàn)路板設計、屏蔽結構、信號線(xiàn)/電源線(xiàn)濾波、電路的接地方式設計等。
3.在電磁兼容領(lǐng)域，為什么總是用分貝(dB)的單位描述?10mV是多少dBmV?
答：因為要描述的幅度和頻率范圍都很寬，在圖形上用對數坐標更容易表示，而dB就是用對數表示時(shí)的單位，10mV是20dBmV。
4.為什么頻譜分析儀不能觀(guān)測靜電放電等瞬態(tài)干擾?
答：因為頻譜分析儀是一種窄帶掃頻接收機，它在某一時(shí)刻僅接收某個(gè)頻率范圍內的能量。而靜電放電等瞬態(tài)干擾是一種脈沖干擾，其頻譜范圍很寬，但時(shí)間很短，這樣頻譜分析儀在瞬態(tài)干擾發(fā)生時(shí)觀(guān)察到的僅是其總能量的一小部分，不能反映實(shí)際的干擾情況。
5.在現場(chǎng)進(jìn)行電磁干擾問(wèn)題診斷時(shí)，往往需要使用近場(chǎng)探頭和頻譜分析儀，怎樣用同軸電纜制作一個(gè)簡(jiǎn)易的近場(chǎng)探頭?
答：將同軸電纜的外層(屏蔽層)剝開(kāi)，使芯線(xiàn)暴露出來(lái)，將芯線(xiàn)繞成一個(gè)直徑1~2厘米小環(huán)(1~3匝)，焊接在外層上。
6.一臺設備，原來(lái)的電磁輻射發(fā)射強度是300mV/m，加上屏蔽箱后，輻射發(fā)射降為3mV/m，這個(gè)機箱的屏蔽效能是多少dB?
答：這個(gè)機箱的屏蔽效能應為40dB。
7.設計屏蔽機箱時(shí)，根據哪些因素選擇屏蔽材料?
答：從電磁屏蔽的角度考慮，主要要考慮所屏蔽的電場(chǎng)波的種類(lèi)。對于電場(chǎng)波、平面波或頻率較高的磁場(chǎng)波，一般金屬都可以滿(mǎn)足要求，對于低頻磁場(chǎng)波，要使用導磁率較高的材料。
8.機箱的屏蔽效能除了受屏蔽材料的影響以外，還受什么因素的影響?
答：受兩個(gè)因素的影響，一是機箱上的導電不連續點(diǎn)，例如孔洞、縫隙等;另一個(gè)是穿過(guò)屏蔽箱的導線(xiàn)，如信號電纜、電源線(xiàn)等。
9.屏蔽磁場(chǎng)輻射源時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答：由于磁場(chǎng)波的波阻抗很低，因此反射損耗很小，而主要靠吸收損耗達到屏蔽的目的。因此要選擇導磁率較高的屏蔽材料。另外，在做結構設計時(shí)，要使屏蔽層盡量遠離輻射源(以增加反射損耗)，盡量避免孔洞、縫隙等靠近輻射源。
10.在設計屏蔽結構時(shí)，有一個(gè)原則是：盡量使機箱內的電纜遠離縫隙和孔洞，為什么?
答：由于電纜近旁總是存在磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)很容易從孔洞泄漏(與磁場(chǎng)的頻率無(wú)關(guān))。因此，當電纜距離縫隙和孔洞很近時(shí)，就會(huì )發(fā)生磁場(chǎng)泄漏，降低總體屏蔽效能。
11.測量人體的生物磁信息是一種新的醫療診斷方法，這種生物磁的測量必須在磁場(chǎng)屏蔽室中進(jìn)行，這個(gè)屏蔽室必須能屏蔽從靜磁場(chǎng)到1GHz的交變電磁場(chǎng)，請提出這個(gè)屏蔽室的設計方案。
答：首先考慮屏蔽材料的選擇問(wèn)題，由于要屏蔽頻率很低的磁場(chǎng)，因此要使用高導磁率的材料，比如坡莫合金。由于坡莫合金經(jīng)過(guò)加工后，導磁率會(huì )降低，必須進(jìn)行熱處理。因此，屏蔽室要作成拼裝式的，由板材拼裝而成。事先將各塊板材按照設計加工好，然后進(jìn)行熱處理，運輸到現場(chǎng)，十分小心的進(jìn)行安裝。每塊板材的結合處要重疊起來(lái)，以便形成連續的磁通路。這樣構成的屏蔽室能夠對低頻磁場(chǎng)有較好的屏蔽效能，但縫隙會(huì )產(chǎn)生高頻泄漏。為了彌補這個(gè)不足，在坡莫合金屏蔽室的外層用鋁板焊接成第 二層屏蔽，對高頻電磁場(chǎng)起到屏蔽作用。
12.什么是截止波導板(蜂窩板)，什么場(chǎng)合使用，使用時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答：由許多截止波導管組成的陣列板，需要較高的屏蔽效能和通風(fēng)量時(shí)使用，使用時(shí)要注意蜂窩板與機箱之間要使用電磁密封襯墊安裝，或焊接起來(lái)。
13.有一臺塑料機殼的設備，電磁輻射超標，為了使其滿(mǎn)足電磁兼容標準的要求，開(kāi)發(fā)人員在機殼內部用導電漆噴涂，結果沒(méi)有明顯改善，請分析可能會(huì )是什么原因。
答：原來(lái)的塑料機箱上孔洞過(guò)多、過(guò)大，產(chǎn)生嚴重的泄漏，也可能是縫隙不嚴(可能是接觸不緊，也可能是在結合處沒(méi)有噴導電漆)，產(chǎn)生泄漏。另外，原來(lái)機箱上的電纜(信號線(xiàn)、電源線(xiàn))一般沒(méi)有良好的濾波措施，這些電纜造成機箱泄漏。
14.透明屏蔽窗有哪幾種，使用時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答：有玻璃夾金屬網(wǎng)構成的屏蔽窗和在玻璃上鍍上很薄的金屬膜構成的屏蔽窗兩種。在使用時(shí)，要注意金屬網(wǎng)或導電鍍膜一定要與屏蔽機箱的基體導電性緊密接觸。
15.在CRT顯示器的屏幕上使用金屬網(wǎng)夾層的屏蔽玻璃時(shí)，會(huì )有令人討厭的條紋，怎樣減小這種現象?
答：將絲網(wǎng)的方向旋轉一下，使緯線(xiàn)與顯象管的掃描線(xiàn)之間形成15~20度夾角。
16.電磁密封襯墊的兩個(gè)關(guān)鍵特性是什么?列出盡可能多的電磁密封襯墊種類(lèi)，并說(shuō)明各種產(chǎn)品的適用場(chǎng)合。
答：電磁密封襯墊必須具備的兩個(gè)特性是彈性和導電性。常用電磁密封襯墊的種類(lèi)有：指形簧 片、金屬網(wǎng)襯墊、導電橡膠、導電布包裹發(fā)泡橡膠、螺旋管等，除了有切向滑動(dòng)接觸的場(chǎng)合外，避免使用指形簧 片，有環(huán)境密封要求時(shí)，使用導電橡膠，其它場(chǎng)合可使用導電布襯墊，需要屏蔽的頻率不高時(shí)，也可用絲網(wǎng)襯墊，能夠確保不會(huì )過(guò)量壓縮時(shí)，可使用螺旋管。
17.使用電磁密封襯墊時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答：面板的厚度適當，防止在襯墊的反彈力作用下發(fā)生形變，造成更大的縫隙，面板厚度較薄時(shí)，緊固螺釘的間隔要較小。設置限位結構，防止過(guò)量壓縮，選擇適當的金屬材料，減小電化學(xué)腐蝕。
18.一個(gè)屏蔽機箱上，必須要穿過(guò)一根金屬桿，怎樣處理才不會(huì )破壞機箱的屏蔽效能?
答：將金屬桿的周?chē)ㄟ^(guò)鈹銅簧 片與屏蔽基體可靠地搭接起來(lái)。
19.電源線(xiàn)濾波器主要起什么作用，選型時(shí)主要考慮哪些參數，使用電源線(xiàn)濾波器時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答：電源線(xiàn)濾波器的作用是抑制傳導發(fā)射電流沿著(zhù)電源線(xiàn)傳播。選型時(shí)要考慮插入損耗(共模和差模)、額定電流、電壓、有效的頻率范圍等參數，使用時(shí)要注意安裝方法，必須射頻接地良好，輸入輸出隔離、防止濾波過(guò)的導線(xiàn)部分再次污染。
20.為什么電源線(xiàn)濾波器的高頻濾波特性十分重要?
答：如果高頻特性不好，會(huì )導致設備的輻射發(fā)射超標或對脈沖性干擾敏感。
21.進(jìn)行結構電磁兼容設計時(shí)，有一個(gè)原則是：經(jīng)過(guò)濾波的電源線(xiàn)要盡量遠離各種信號電纜，這是為什么?
答：如果電源線(xiàn)與信號電纜靠得很近，信號電纜上的高頻信號會(huì )耦合到電源線(xiàn)上(特別是已經(jīng)濾波過(guò)的部分)，造成電源線(xiàn)上的傳導發(fā)射超標。
22.為什么選用電源線(xiàn)濾波器時(shí)，不能一味追求體積小巧?
答：濾波器的體積主要由濾波器電路中的電感決定，較小的濾波器內的電感體積必須較小，這樣電感量可能較小，會(huì )導致濾波器的低頻濾波性能較差。另外，濾波器的體積較小，必須要求內部器件相互靠得很近，這樣會(huì )降低濾波器的高頻性能。
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23.什么叫濾波器的插入損耗，用什么方法測量濾波器的插入損耗可以得到*保險的結果?
答：由于濾波器接入電路產(chǎn)生的電流、電壓損耗叫做濾波器的插入損耗，干擾濾波器應對干擾頻率的信號有盡量大的插入損耗。測量濾波器的插入損耗應采用源和負載阻抗的比值為0.1:100(或反過(guò)來(lái))的條件來(lái)測，這時(shí)可以得到*壞條件下的結果，也就是*保險的結果。
24.一般而言，交流線(xiàn)濾波器可以用在直流的場(chǎng)合，但是直流線(xiàn)濾波器優(yōu)良不能用在交流的場(chǎng)合，這是為什么?
答：直流濾波器中使用的旁路電容是直流電容，用在交流條件下可能會(huì )發(fā)生過(guò)熱而損壞，如果直流電容的耐壓較低，還會(huì )被擊穿而損壞。即使不會(huì )發(fā)生這兩種情況，一般直流濾波器中的共模旁路電容的容量較大，用在交流的場(chǎng)合會(huì )發(fā)生過(guò)大的漏電流，違反**標準的規定。
25.信號線(xiàn)濾波器主要起什么作用，從安裝方式上講有哪些種類(lèi)，怎樣確定使用什么安裝方式的信號濾波器?
答：減小信號線(xiàn)上不必要的高頻成分(主要是共模的)，從而減小電纜的電磁輻射，或防止電纜作為天線(xiàn)接收空間電磁干擾，并傳導進(jìn)機箱。有線(xiàn)路板上安裝和面板上安裝兩種方式，需要濾波的頻率較低時(shí)使用線(xiàn)路板上安裝的結構，需要濾波的頻率較高時(shí)，使用面板上安裝的結構。
26.某根信號線(xiàn)上傳輸的信號*高頻率為30MHz，測量表明，這根導線(xiàn)上有120MHz的共模干擾電流，用共模輻射公式預測，只要將這個(gè)共模電流抑制30dB，就可以滿(mǎn)足電磁兼容標準的要求，需要幾階的低通濾波電路?
答：按照題意，低通濾波器的截止頻率為30MHz，而在120MHz的插入損耗要大于30dB。由于N階濾波器的插入損耗增加速率為每倍頻程6N(dB)，30MHz至120MHz為兩個(gè)倍頻程，因此，N階濾波器的截止頻率若在30MHz，則在120MHz時(shí)插入損耗為程12N(dB)。若要使程12N > 30，則可取N=3，即低通濾波器的階數至少為3。
27.三端電容器為什么更適合于干擾濾波?
答：電磁干擾的頻率往往很高，因此干擾濾波器的高頻特性至關(guān)重要，三端電容巧妙地利用一個(gè)電極上的兩根引線(xiàn)電感構成了T型低通濾波器，而消除了傳統電容器中引線(xiàn)電感的不佳影響，提高了高頻濾波特性，因此三端電容器更適合于干擾濾波。
28.為什么說(shuō)穿心電容是干擾濾波的理想器件?
答：穿心電容是一種三端電容，但與普通的三端電容相比，由于它直接安裝在金屬面板上，因此它的接地電感更小，幾乎沒(méi)有引線(xiàn)電感的影響，另外，它的輸入輸出端被金屬板隔離，消除了高頻耦合，這兩個(gè)特點(diǎn)決定了穿心電容具有接近理想電容的濾波效果。
29.電磁干擾抑制用的磁芯與傳統上用做電感的磁芯有什么不同，當將兩者用錯時(shí)，會(huì )發(fā)生什么現象?
答：傳統上用做電感磁芯的材料具有很小的損耗，用這種磁芯作成的電感損耗很小。而電磁干擾抑制用的磁芯損耗很大，用這種磁芯制作的電感具有很大的損耗，其特性更接近電阻。當將兩者用錯時(shí)，均達不到預期的目的。如果將電磁干擾抑制用的磁芯用在普通電感上，電感的Q值很低，會(huì )使諧振電路達不到要求，或對需要傳輸的信號損耗過(guò)大。如果將普通制作電感用的磁芯用在電磁干擾抑制的場(chǎng)合，則由于電感與電路中的寄生電容會(huì )發(fā)生諧振，可能使某個(gè)頻率上的干擾增強。
30.若一個(gè)旁路濾波電容的容量為470pf，兩根引線(xiàn)的長(cháng)度均為2mm，這個(gè)電容在什么頻率上濾波效果*好(提示：引線(xiàn)的電感按1nH/mm估算)?
答：當電容發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，其阻抗*小，具有*好的濾波效果。這個(gè)電容的諧振頻率為
f= 1/ [ 2p ( L C ) 1/2 ] = 1/ [ 2 ′ 3.14 ′ ( 4 ′ 10-9 ′ 470 ′ 10-12 ) 1/2 ] = 116MHz
因此，這個(gè)電容 在116MHz的頻率處濾波效果*好。
31.用在外拖電纜上的信號線(xiàn)濾波器額定工作電壓為什么*好大于200V(盡管一般電纜中傳送的信號電壓僅幾V或十幾V)?
答：因為外拖電纜上會(huì )受到幅度很高的浪涌、靜電放電等瞬間高壓干擾的沖擊，濾波電容的耐壓要能夠承受這些高壓的沖擊。
32.什么是共模扼流圈，怎樣繞制?
答：僅對共模電流有電感作用的扼流圈稱(chēng)為共模扼流圈。共模扼流圈的繞法是使兩根導線(xiàn)上的差模電流在磁芯中產(chǎn)生的磁力線(xiàn)方向相反，從而能夠相互抵消。當電壓較高時(shí)，去線(xiàn)和回線(xiàn)要分開(kāi)繞，以保證足夠的絕緣電壓。當電壓較低時(shí)，可以雙線(xiàn)并繞。
33.當設備電磁輻射超標時(shí)，我們往往在電纜上套一個(gè)鐵氧體磁環(huán)。如果一臺設備的電磁輻射超標，我們在設備的一根電纜上套上一個(gè)鐵氧體磁環(huán)后，發(fā)現并沒(méi)有什么改善，這說(shuō)明什么問(wèn)題，應當怎樣處理?
答：有兩種可能，一種是原來(lái)的共?；芈纷杩馆^高，共模扼流圈加入后所增加的阻抗與原來(lái)的回路阻抗相比很小，因此扼流圈的作用實(shí)際很小。另一種可能性是系統中還有其它輻射源，這根電纜的輻射減小量以分貝表示時(shí)其數值很小。如果屬于前一種情況，可以在電纜端口上使用旁路電容，減小共?；芈纷杩?，如果屬于第 二種原因，則需要檢查其它輻射源。
34.當穿過(guò)面板的導線(xiàn)很多時(shí)，往往使用濾波連接器或濾波陣列板，在安裝濾波連接器或濾波陣列板時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答：要在濾波連接器或濾波陣列板與機箱面板之間安裝電磁密封襯墊或用導電膠帶將縫隙粘起來(lái)，防止縫隙處的電磁泄漏。
35.在進(jìn)行電磁干擾問(wèn)題分析時(shí)，往往用什么定義來(lái)描述地線(xiàn)?
答：將地線(xiàn)定義為信號的回流線(xiàn)。
