電磁兼容設計注意的問題

1.3設備內(nèi)部走線準則
有些產(chǎn)品，尤其是不大正規(guī)的產(chǎn)品，內(nèi)部走線十分混亂，各種走線胡亂捆扎在一起，又沒有任何屏蔽、濾波、接地措施。這種內(nèi)部走線處理方法，不僅傳輸高、低電平信號的導線之間相互騷擾，也給后期采用屏流濾波等補救措施帶來不便。正確的布線也是一種電磁兼容性設計措施，它能大大地降低騷擾，不需增加工序，卻可收到較滿意的效果。因此在布線時，應做到：
⑴機箱中各種裸露走線要盡可能短。
⑵傳輸不同電子信號的導線分組捆扎，數(shù)字信號線和模擬信號線也應分組捆扎，并保持適當?shù)木嚯x，以減小導線間的相互影響。
⑶對于產(chǎn)品經(jīng)常用來傳遞信號的扁平帶狀線，應采用 地--信號--地--信號--地 排列方式，這樣不僅可以有效地抑制騷擾，也可明顯提高其抗擾度。
⑷將低頻進線和回線絞合在一起，形成雙絞線，這樣兩線之間存在的騷擾電流幾乎大小相等，而方向相反，其騷擾場在空間可以相互抵消，因而減小騷擾。
⑸對能確定的、輻射騷擾較大的導線加以屏蔽。
⑹功能單元和設備內(nèi)電路的分隔能把無用信號限制在有限范圍內(nèi)，以便使無用信號和可能敏感的電路和導線有效地去耦。
①在可能的地方使用模塊式結(jié)構(gòu)（有屏蔽外殼的功能單元）。
②特別要把電源線濾波器、高電平信號電路、低電平信號電路放在不同的屏蔽隔艙內(nèi)。
③在設備內(nèi)部采用屏蔽，例如板或隔墻來分隔高電平源和靈敏的接收器。
④對電源提供有效的電、磁場屏蔽。特別是對開關電源。
⑤合理屏蔽高壓電源，并同敏感電路隔離。
⑥在整個音頻敏感電路周圍使用磁屏蔽，以減少同電源線的耦合?？梢杂眠@樣的方法來有效地減少400Hz/50Hz交流聲。輸入電路用差分方式，輸入信號用雙絞線。
舉例；如在顯示器中，交流電源線的插座一般都在后面板，而電源開關經(jīng)常在前面板，這樣機內(nèi)的電源走線就很長，而許多廠家對這種情況沒有采取相應的措施，如采用屏蔽線或雙絞線等。這就會導致機內(nèi)走線接收工作信號，并通過電源線傳導出來。
又如，在微機中，電源雖然是屏蔽的，但電源的直流輸出線在屏蔽體之外，如果直流輸出線過長，就很容易將主板上的騷擾接收下來，傳到交流電源線上。因而在設計時，應盡量減小直流輸出線的長度。另外，還可以在直流輸出線上加上磁珠或鐵氧體磁環(huán)。

1. 4底板和機殼設計準則
底板和機殼的結(jié)構(gòu)設計，即結(jié)構(gòu)材料和裝配技術，常常能決定是否能同工作環(huán)境實現(xiàn)EMC。
底板和機殼是為控制設備或功能單元中無用信號通路提供屏蔽的最有效方法。屏蔽的程度取決于結(jié)構(gòu)材料的選擇和裝配中所用的設計技術兩個方面。經(jīng)過設計的屏蔽僅受設計者在設計接縫、開口、穿透和對底板及機殼的搭接等方面的知識和技巧的限制。

1.4.1屏蔽
屏蔽是對場的處理問題。離場源的距離不同的區(qū)域，場的性質(zhì)不同。一個臨界距離是d。
d0=λ/2π≌λ/6
⑴場域劃分
粗略劃分：d＜λ/2π的區(qū)域為近場區(qū)
d＞λ/2π的區(qū)域為遠場區(qū)
嚴格劃分：d＜d0/3即d＜λ/20的區(qū)域為近場區(qū)（但實際可擴展到d＜λ/1.2π）
d＞3 d0=λ/2的區(qū)域為遠場區(qū)
λ/20＜d＜λ/2的區(qū)域為過渡區(qū)
⑵場域性質(zhì)
近場是感應場―靜電場和靜磁場，對外不輻射能量。（法拉第屏蔽處理）
遠場是輻射場―E和H矢量在時間上同相而向外輻射能量。（機箱屏蔽處理，特別是電氣連續(xù)性問題的處理）
過渡區(qū)是感應電磁場―場的性質(zhì)比較復雜。
⑶對設備內(nèi)部主要是近場問題。
用場論解麥克斯韋方程復雜而不實用，故用近似電路理論處理。即用集中參數(shù)電容考察電場引起的耦合，用互感集中參數(shù)考察磁場引起的耦合。
①如果波源的電壓高、電流小，則電場的作用比磁場的作用明顯，可采用電場屏蔽。
②如果波源的電壓低、電流大，則磁場起主導作用，應采用磁場屏蔽。
電場屏蔽――用法拉第屏蔽來消除電場的影響。
磁場屏蔽一一使回路1的磁通發(fā)生扭曲或?qū)⑵湟蛩剑苊馀c回路2交連來消除磁場耦合。
⑷電磁場的屏蔽――電連續(xù)的閉合金屬箱體，對抗遠場和近場。

1.4.2結(jié)構(gòu)材料
⑴適用于底板和機殼的大多數(shù)材料是良導體，可以屏蔽電場，如鋁、銅等。主要的屏蔽機理是反射信號而不是吸收。
⑵對磁場的屏蔽需要鐵磁材料，如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射。
⑶在強電磁環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場和磁場兩種成分，因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。屏蔽效能直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。
⑷對塑料殼體可以在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層，或在注塑時摻入金屬纖維。

1.4.3縫隙
必須盡量減少結(jié)構(gòu)的電不連續(xù)性，以便控制經(jīng)底板和機殼進出的泄漏輻射。提高縫隙屏蔽效能的結(jié)構(gòu)措施包括增加縫隙深度，減少縫隙長度，在接合面加入導電襯墊，在接縫處涂上導電涂料，縮短螺釘間距等。
⑴在底板和機殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好地搭接。最壞的電搭接處對殼體的屏蔽效能降低起決定性作用。
⑵保證接縫處金屬對金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。
⑶在可能的地方，接縫應焊接，以便接合面連續(xù)。在條件受限制的情況下，可用點焊、小間距鉚接和螺釘連接來處理。
⑷在不加導電襯墊時，螺釘間距一般應小于最高工作頻率的l％波長，至少不大于l／20波長。
⑸用螺釘或鉚接進行搭接時，應首先在縫的中部搭接好，然后逐漸向兩端延伸，以防金屬表面的彎曲。
⑹保證緊固方法有足夠的壓力，以便在有變形應力、沖擊、振動時保持表面接觸。
⑺在接縫不平整的地方，在可移動的面板等處，必須使用導電襯墊或指形彈簧材料。
⑻選擇高導電率和彈性好的襯墊。選擇襯墊時要考慮接合處所使用的頻率。
⑼選擇硬韌材料做成的襯墊。
⑽保證同襯墊配合的金屬表面沒有非導電保護層。
⑾當需要活動接觸時，使用指形壓簧（而不用網(wǎng)狀襯墊），并要注意保持彈性指簧的壓力。
⑿導電橡膠襯墊用在鋁金屬表面時，要注意電化腐蝕作用。純銀填料的橡膠或Monel線型襯墊將出現(xiàn)嚴重的電化學腐蝕。銀鍍鋁填料的導電橡膠是霧鹽環(huán)境下用于鋁金屬配合表面的最好襯墊材料。

1.4.4穿透和開口
⑴要注意由于電纜穿過機殼使整體屏蔽效能降低的程度。典型的未濾波的導線穿過屏蔽體時屏蔽效能降低30dB以上。
⑵電源線進入機殼時，全部應通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外；
若濾波器結(jié)構(gòu)不宜穿出機殼，則應在電源線進入機殼處專為濾波器設置一隔艙。
⑶信號線，控制線進入/穿出機殼時，要通過適當?shù)臑V波器。具有濾波插針的多芯連接器（插座）適于這種場合使用。
⑷穿過屏蔽殼體的金屬控制軸，應該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地。也可不用接地的金屬軸而用其他絕緣軸貫通波導截止頻率比工作頻率高的圓管來作控制軸。
⑸必須注意在截止波導孔內(nèi)貫通金屬軸或?qū)Ь€會嚴重降低屏蔽效能。
⑹當要求使用對地絕緣的金屬控制軸時，可用短的隱性控制軸，不調(diào)節(jié)時用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住。
⑺為保險絲、插孔等加金屬帽。
⑻用導電襯墊和墊圈、螺母等實現(xiàn)鈕子開關防泄漏安裝。
⑼在屏蔽、通風和強度要求不苛刻時，用蜂窩板屏蔽通風口。最好用焊接方式保持連接，防止泄漏。
⑽盡可能在指示器、顯示器后面加屏蔽，并對所有引線用穿心電容器濾波。
⑾在不能從后面屏蔽指示器／顯示器和對引線濾波時，要用與機殼連續(xù)連接的金屬網(wǎng)或?qū)щ姴Ａ帘沃甘酒鳎@示器的前面。對夾金屬絲的屏蔽玻璃，在保持合理的透光度條件下，對30~1000MHz的屏蔽效能可達50~110dB。在透明塑料或玻璃上鍍上透明導電膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除觀察窗上的靜電積累，在儀器上常用。