電磁兼容問題解決方案 電磁屏蔽技術(shù)
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說明:
● 在第二個公式中,屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關(guān)系.
● 大多數(shù)情況下,電路滿足第一個公式的條件,這時的屏蔽效能大于第二中條件下的屏蔽效能.
● 第二個條件中,假設(shè)輻射源是純磁場源,因此可以認(rèn)為是一種在最壞條件下,對屏蔽效能的保守計算.
● 對于磁場源,屏蔽效能與孔洞到輻射源的距離有關(guān),距離越近,則泄漏越大.這點(diǎn)在設(shè)計時一定要注意,磁場輻射源一定要盡量遠(yuǎn)離孔洞.
多個孔洞的情況
當(dāng)N個尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距很近(距離小于λ/2)時,造成的屏蔽效能下降為20lgN1/2.在不同面上的孔洞不會增加泄漏,因為其輻射方向不同,這個特點(diǎn)可以在設(shè)計中用來避免某一個面的輻射過強(qiáng).
除了使孔洞的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長,用輻射源盡量遠(yuǎn)離孔洞等方法減小孔洞泄漏以外,增加孔洞的深度也可以減小孔洞的泄漏,這就是截止波導(dǎo)的原理.
一般情況下,屏蔽機(jī)箱上不同部分的結(jié)合處不可能完全接觸,只能在某些點(diǎn)接觸上,這構(gòu)成了一個孔洞陣列.縫隙是造成屏蔽機(jī)箱屏蔽效能降級的主要原因之一.減小縫隙泄漏的方法有:
● 增加導(dǎo)電接觸點(diǎn)、減小縫隙的寬度,例如使用機(jī)械加工的手段(如用銑床加工接觸表面)來增加接觸面的平整度,增加緊固件(螺釘、鉚釘)的密度;
● 加大兩塊金屬板之間的重疊面積;
● 使用電磁密封襯墊,電磁密封襯墊是一種彈性的導(dǎo)電材料.如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊,那么,對于電磁波而言,就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會發(fā)生液體泄漏一樣,不會發(fā)生電磁波的泄漏.
3 穿過屏蔽體的導(dǎo)體的處理
造成屏蔽體失效的另一個主要原因是穿過屏蔽體的導(dǎo)體.在實際中,很多結(jié)構(gòu)上很嚴(yán)密的屏蔽機(jī)箱(機(jī)柜)就是由于有導(dǎo)體直接穿過屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗失敗,這是缺乏電磁兼容經(jīng)驗的設(shè)計師感到困惑的典型問題之一.
判斷這種問題的方法是將設(shè)備上在試驗中沒有必要連接的電纜拔下,如果電磁兼容問題消失,說明電纜是導(dǎo)致問題的因素.解決這個問題有兩個方法:
● 對于傳輸頻率較低的信號的電纜,在電纜的端口處使用低通濾波器,濾除電纜上不必要的高頻頻率成分,減小電纜產(chǎn)生的電磁輻射(因為高頻電流最容易輻射).這同樣也能防止電纜上感應(yīng)到的環(huán)境噪聲傳進(jìn)設(shè)備內(nèi)的電路.
● 對于傳輸頻率較高的信號的電纜,低通濾波器可能會導(dǎo)致信號失真,這時只能采用屏蔽的方法.但要注意屏蔽電纜的屏蔽層要360°搭接,這往往是很難的.
在電纜端口安裝低通濾波器有兩個方法
● 安裝在線路板上,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì),缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳.顯然,這個缺點(diǎn)對于這種用途的濾波器是十分致命的,因為,我們使用濾波器的目的就是濾除容易導(dǎo)致輻射的高頻信號,或者空間的高頻電磁波在電纜上感應(yīng)的電流.
● 安裝在面板上,這種濾波器直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上,如饋通濾波器、濾波陣列板、濾波連接器等.由于直接安裝在金屬面板上,濾波器的輸入、輸出之間完全隔離,接地良好,導(dǎo)線上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除,因此濾波效果十分理想.缺點(diǎn)是安裝需要一定的結(jié)構(gòu)配合,這必須在設(shè)計初期進(jìn)行考慮.
由于現(xiàn)代電子設(shè)備的工作頻率越來越高,對付的電磁干擾頻率也越來越高,因此在面板上安裝干擾濾波器成為一種趨勢.一種使用十分方便、性能十分優(yōu)越的器件就是濾波連接器.濾波連接器的外形與普通連接器的外形完全相同,可以直接替換.它的每根插針或孔上有一個低通濾波器.低通濾波器可以是簡單的單電容電路,也可以是較復(fù)雜的電路.
解決電纜上干擾的一個十分簡單的方法是在電纜上套一個鐵氧體磁環(huán),這個方法雖然往往有效,但是有一些條件.許多人對鐵氧體寄予了過高期望,只要一遇到電纜輻射的問題,就在電纜上套鐵氧體,往往會失望.鐵氧體磁環(huán)的效果預(yù)測公式為:
共模輻射改善 =20lg(加磁環(huán)后的共模環(huán)路阻抗/加磁環(huán)前的共模環(huán)路阻抗)
例如,如果沒加鐵氧體時的共模環(huán)路阻抗為100Ω,加了鐵氧體以后為1000Ω,則共模輻射改善為20dB.
說明:有時套上鐵氧體后,電磁輻射并沒有明顯的改善,這并不一定是鐵氧體沒有起作用,而可能是除了這根電纜以外,還有其他輻射源.
在電纜上使用鐵氧體磁環(huán)時,要注意下列一些問題:
● 磁環(huán)的內(nèi)徑盡量小
● 磁環(huán)的壁盡量厚
● 磁環(huán)盡量長
● 磁環(huán)盡量安裝在電纜的端頭處
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