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          電磁兼容的概念及設(shè)計方法

          作者: 時間:2011-02-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          2)電感負(fù)載的續(xù)流電路和吸收電路

          直流電路電感負(fù)載的續(xù)流電路是用二極管反并聯(lián)在電感負(fù)載上。當(dāng)切斷電感負(fù)載時,其上的電流經(jīng)二極管續(xù)流,不會產(chǎn)生過電壓而危及電路上的其它器件。

          參數(shù)選擇如下:

          IF>2IN (4)

          VRRM>2VN (5)

          式中:IF為二極管正向平均電流;

          VRRM為二極管反向重復(fù)峰值電壓;

          IN為電感負(fù)載的額定電流;

          VN為電感負(fù)載的額定電壓。

          如果用壓敏電阻代替二極管,其效果會更好。因?yàn)閴好綦娮栉漳芰扛?,從而減小了動作響應(yīng)時間。另外,壓敏電阻還可應(yīng)用在交流電路電感負(fù)載的場合。應(yīng)用壓敏電阻時應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):

          ——壓敏電阻的標(biāo)稱電壓;

          ——壓敏電阻的壓比;

          ——壓敏電阻的吸收能量能力;

          ——壓敏電阻的前沿響應(yīng)時間;

          ——壓敏電阻應(yīng)當(dāng)盡量緊靠電感使用。

          3)電容負(fù)載的限流電路

          電容負(fù)載的限流電路由電阻(R)和開關(guān)并聯(lián)組成。其原理是用電阻限制電容負(fù)載開始投入時的短路電流,從而避免短路電流造成的電磁干擾。經(jīng)過時間(t)將開關(guān)閉合,切除限流電阻。

          參數(shù)選擇如下:

          R>2VN/IN (6)

          t>3RC (7)

          式中:IN為負(fù)載的額定電流;

          VN為電源的額定電壓;

          C為負(fù)載的電容。

          4)電路快速切換的措施

          電路快速切換(包括晶閘管換流、直流斬波、二極管關(guān)斷時的電荷存儲效應(yīng)等)將導(dǎo)致電壓或電流的快速變化,而成為電磁干擾源。

          對此可采用如下措施

          ——串聯(lián)緩沖電感,以降低電流變化率;

          ——并聯(lián)緩沖電容,以降低電壓變化率;

          ——用電感電容諧振電路代替直流斬波,以降低電流變化率或電壓變化率。

          5.1.3 電磁輻射

          電磁輻射包括電子設(shè)備內(nèi)部和外部兩種電磁輻射源。其實(shí)任一電流的周圍都存在磁場,而變化的磁場會產(chǎn)生變化的電場,這種電磁場就是電磁干擾源。

          電子設(shè)備中主要的電磁輻射源是大電流、高電壓的強(qiáng)功率電路和器件,電壓或電流快速變化的電路和器件以及高頻電路和器件。

          對電磁輻射的設(shè)計是,采用電磁屏蔽的方法,即用屏蔽材料將電磁輻射源封閉起來,使其外部電磁場強(qiáng)低于允許值。

          電磁屏蔽的技術(shù)原理主要有兩種:

          一是反射,由于空氣和金屬屏蔽的電磁阻抗不同,使入射電磁電波產(chǎn)生反射作用。磁場中的反射損耗R(dB),對磁場源而言

          R=20log10{[0.012(μr/fσr)1/2/D]+5.364D(fσr/μr)1/2+0.354} (8)

          式中:μr為相對磁導(dǎo)率;

          σr為相對電導(dǎo)率;

          f為電磁波頻率(Hz);

          D為輻射源到屏蔽體的距離(m)。

          對電場源而言

          R=322+10log10(σr/μrf3D2) (9)

          二是吸收,進(jìn)入金屬屏蔽內(nèi)的電磁波在金屬屏蔽內(nèi)傳播時,由于衰減而產(chǎn)生吸收作用。吸收損耗A(dB)為

          A=0.131d(μrfσr)1/2 (10)

          式中:d為屏蔽材料厚度(mm)。

          1)磁場屏蔽一般采用磁導(dǎo)率高的材料作屏蔽體,它給低頻磁通提供一個閉合回路,并使其限制在屏蔽體內(nèi)。屏蔽體的磁導(dǎo)率越高,厚度越大,磁阻越小,磁場屏蔽的效果越好。當(dāng)然屏蔽的設(shè)計要與設(shè)備的重量相協(xié)調(diào)。在雜散耦合可能引起有害作用的電路中,應(yīng)選用帶有屏蔽的電感器和繼電器,并將屏蔽有效地接地。

          2)電場屏蔽一般采用電導(dǎo)率高的材料作屏蔽體,并將屏蔽體接地,使電力線在此終止,因而電場不會泄漏到屏蔽體外部。電場屏蔽以反射為主,因此屏蔽體的厚度不必過大,而以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要考慮因素。

          3)電磁場屏蔽一般采用電導(dǎo)率高的材料作屏蔽體,并將屏蔽體接地。它是利用屏蔽體在高頻磁場的作用下產(chǎn)生反方向的渦流磁場與原磁場抵消而削弱高頻磁場的干擾,又因屏蔽體接地而實(shí)現(xiàn)電場屏蔽。屏蔽體的厚度不必過大,而以趨膚深度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要考慮因素。

          應(yīng)當(dāng)特別注意電磁屏蔽的完整性,特別是電磁場屏蔽,因?yàn)樗抢闷帘误w在高頻磁場的作用下產(chǎn)生反方向的渦流磁場與原磁場抵消而削弱高頻磁場干擾的。如果屏蔽體不完整,則渦流的效果降低,導(dǎo)致電磁場泄漏,屏蔽的效果將大打折扣。

          5.1.4 雷電

          雷電是帶電云對地或帶電云之間的放電現(xiàn)象。帶電云對地放電為直接雷擊,而非直接雷擊時設(shè)備所受到的干擾為感應(yīng)雷擊。由于雷電具有非常大的能量和非常短的持續(xù)時間,因此雷電是非常強(qiáng)的干擾源。

          雷電的電磁兼容的

          1)對直接雷擊采用的采用接閃器、避雷引線和避雷接地組成的避雷系統(tǒng)。將直接雷擊的能量引入大地,以保護(hù)電子設(shè)備。

          2)對感應(yīng)雷擊采用的采用氣體避雷管、壓敏電阻、電壓瞬變吸收二極管或固體放電管。利用其非線性特性,對感應(yīng)雷擊的高電壓尖峰削波和能量吸收,以保護(hù)電子設(shè)備。

          5.1.5 靜電

          當(dāng)不同介質(zhì)的材料相互摩擦?xí)r,會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生靜電。當(dāng)然靜電也可能以其它的方式產(chǎn)生,比如受到其它帶電體的感應(yīng)。靜電場強(qiáng)的高低取決于材料所攜帶的電荷量多少和對地電容的大小。當(dāng)這種材料對電子設(shè)備的場強(qiáng)超過絕緣介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度時,會發(fā)生電暈放電或火花放電,形成靜電干擾,可能導(dǎo)致電子設(shè)備損壞。

          防靜電的電磁兼容的設(shè)計方法是

          ——防止靜電的產(chǎn)生,例如阻止靜電荷的積累、泄放積累的靜電荷,采用防靜電地板和靜電消除器等等。

          ——采用靜電屏蔽和接地措施,將靜電產(chǎn)生的電荷引走。

          ——采用耐靜電電壓值高的器件。

          ——采用靜電保護(hù)措施,例如增加串聯(lián)電阻以降低靜電放電電流,增加并聯(lián)元件以把靜電放電電流引走,對靜電作用下易損器件的操作防護(hù)和軟件的靜電防護(hù)等等。

          5.1.6 無線電發(fā)射源

          無線電發(fā)射機(jī)的頻率范圍為103~1012Hz。

          無線電發(fā)射機(jī)的有效輻射功率(ERP)很高。例如,軍用雷達(dá)10GW,氣象雷達(dá)1GW,船用雷達(dá)100MW,電視廣播50MW,商用電臺300kW,廣播電臺100kW,業(yè)余通訊1kW,車用通訊100W。

          因此,無線電發(fā)射源對電子設(shè)備是一很強(qiáng)的干擾源。

          對無線電發(fā)射源的電磁兼容的設(shè)計方法是

          ——嚴(yán)格控制無線電發(fā)射的方位角度,以減少無線電發(fā)射源干擾的空間范圍。

          ——采用完整的電磁屏蔽和可靠的接地措施,以減少無線電發(fā)射源的泄漏干擾。

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