在研制帶MCU數(shù)字處理器的電子產(chǎn)品時(shí)，如何提高抗干擾能力和電磁兼容" target="_blank">電磁兼容性?

一、下面的一些系統(tǒng)要特別注意抗電磁干擾：

1、微控制器時(shí)鐘頻率特別高，總線周期特別快的系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)含有大功率，大電流驅(qū)動(dòng)電路，如產(chǎn)生火花的繼電器，大電流開(kāi)關(guān)等。

3、含微弱模擬信號(hào)電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。

二、為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施：

1、選用頻率低的微控制器：

選用外時(shí)鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波，方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度，比基波小，但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源，微控制器產(chǎn)生的最有影響的高頻噪聲大約是時(shí)鐘頻率的3倍。

2、減小信號(hào)傳輸中的畸變

微控制器主要采用高速CMOS技術(shù)制造。信號(hào)輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右，輸入電容10PF左右，輸入阻抗相當(dāng)高，高速CMOS電路的輸出端都有相當(dāng)?shù)膸лd能力，即相當(dāng)大的輸出值，將一個(gè)門(mén)的輸出端通過(guò)一段很長(zhǎng)線引到輸入阻抗相當(dāng)高的輸入端，反射問(wèn)題就很?chē)?yán)重，它會(huì)引起信號(hào)畸變，增加系統(tǒng)噪聲。當(dāng)Tpd>Tr時(shí)，就成了一個(gè)傳輸線問(wèn)題，必須考慮信號(hào)反射，阻抗匹配等問(wèn)題。

信號(hào)在印制板上的延遲時(shí)間與引線的特性阻抗有關(guān)，即與印制線路板材料的介電常數(shù)有關(guān)。可以粗略地認(rèn)為，信號(hào)在印制板引線的傳輸速度，約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中常用邏輯電話(huà)元件的Tr(標(biāo)準(zhǔn)延遲時(shí)間)為3到18ns之間。

在印制線路板上，信號(hào)通過(guò)一個(gè)7W的電阻和一段25cm長(zhǎng)的引線，線上延遲時(shí)間大致在4~20ns之間。也就是說(shuō)，信號(hào)在印刷線路上的引線越短越好，最長(zhǎng)不宜超過(guò)25cm。而且過(guò)孔數(shù)目也應(yīng)盡量少，最好不多于2個(gè)。

當(dāng)信號(hào)的上升時(shí)間快于信號(hào)延遲時(shí)間，就要按照快電子學(xué)處理。此時(shí)要考慮傳輸線的阻抗匹配，對(duì)于一塊印刷線路板上的集成塊之間的信號(hào)傳輸，要避免出現(xiàn)Td>Trd的情況，印刷線路板越大系統(tǒng)的速度就越不能太快。

用以下結(jié)論歸納印刷線路板設(shè)計(jì)的一個(gè)規(guī)則：

信號(hào)在印刷板上傳輸，其延遲時(shí)間不應(yīng)大于所用器件的標(biāo)稱(chēng)延遲時(shí)間。

一、屏蔽

屏蔽是一種有效的電磁干擾抑制措施，旨在減少電磁場(chǎng)對(duì)外的穿透或內(nèi)部穿透，從而隔離和衰減輻射干擾。它依據(jù)不同的原理分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三類(lèi)。

靜電屏蔽專(zhuān)注于消除因分布電容耦合而產(chǎn)生的電磁干擾，通過(guò)使用低電阻金屬材料制成的屏蔽體，并將其接地來(lái)實(shí)現(xiàn)。電磁屏蔽則旨在防止高頻電磁場(chǎng)的干擾，同樣采用低電阻金屬材料，利用金屬對(duì)電磁場(chǎng)的吸收和反射特性達(dá)到屏蔽效果。而磁屏蔽則是為了防止低頻磁場(chǎng)的干擾，通過(guò)采用高導(dǎo)磁、高飽和的磁性材料來(lái)吸收或損耗電磁場(chǎng)。

值得注意的是，電磁干擾的影響與距離緊密相關(guān)，距干擾源越近，干擾場(chǎng)強(qiáng)越大，影響也越顯著。在電子儀器儀表中，由于電子元件的布置常受限于體積，因此常采用低電阻金屬材料或磁性材料制成封閉體，將防護(hù)間距不足的元件或部位進(jìn)行隔離，以降低靜電或電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。

二、接地

在電子設(shè)備或裝置中，接地是一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。它主要用于將設(shè)備或裝置自身產(chǎn)生的干擾電流，通過(guò)接地線引入大地，從而有效抑制傳導(dǎo)干擾。理想的接地體被視為一個(gè)零電位、零阻抗的物理存在，它作為各電路中信號(hào)電平的參考基準(zhǔn)，確保任何不必要的電流經(jīng)過(guò)時(shí)都不會(huì)產(chǎn)生電壓降。

三、濾波

濾波是抑制電磁傳導(dǎo)干擾的重要手段。在電子設(shè)備中，敏感部件如電源線、電話(huà)線、控制線及信號(hào)線等，常常會(huì)傳導(dǎo)電磁干擾信號(hào)。為了有效抑制這些干擾，通常采用低通濾波器進(jìn)行濾波。然而，在電磁兼容性設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要綜合考慮濾波器的多項(xiàng)特性，包括其頻率響應(yīng)、阻抗特性、額定電壓與電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、工作溫度范圍、可靠性以及尺寸大小等。

四、濾波

濾波作為抑制電磁傳導(dǎo)干擾的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在電子設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了確保敏感部件如電源線、電話(huà)線、控制線及信號(hào)線等免受電磁干擾信號(hào)的影響，我們通常會(huì)采用低通濾波器進(jìn)行濾波處理。然而，在電磁兼容性設(shè)計(jì)的復(fù)雜過(guò)程中，我們需全面考慮濾波器的多項(xiàng)指標(biāo)，如頻率響應(yīng)、阻抗特性等，以確保其能高效地發(fā)揮濾波作用。

電磁干擾，簡(jiǎn)而言之，就是由電磁波引發(fā)的各種干擾現(xiàn)象。這些干擾猶如電磁波海洋中的“噪音”，嚴(yán)重影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

電磁干擾，這一由電磁波引發(fā)的現(xiàn)象，在我們的生活中無(wú)處不在。它不僅源于自然現(xiàn)象，如閃電、太陽(yáng)活動(dòng)等，還與各種人為活動(dòng)緊密相關(guān)。在電力系統(tǒng)中，變壓器、電機(jī)、開(kāi)關(guān)等設(shè)備都會(huì)不可避免地產(chǎn)生電磁干擾;電子設(shè)備方面，計(jì)算機(jī)、手機(jī)、電視等也都會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成一定的影響。此外，工業(yè)領(lǐng)域的變頻器、電焊機(jī)、感應(yīng)加熱器等設(shè)備同樣會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

電磁干擾會(huì)帶來(lái)哪些影響?

電磁干擾對(duì)電子設(shè)備而言，會(huì)產(chǎn)生以下不良影響：

性能下降：設(shè)備可能出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、誤動(dòng)作甚至損壞的情況。

數(shù)據(jù)質(zhì)量受損：數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)錯(cuò)誤、丟失等問(wèn)題。

人體健康受威脅：長(zhǎng)期處于電磁干擾環(huán)境中，人體健康可能會(huì)受到不良影響。

如何降低電磁干擾的影響?

為了有效降低電磁干擾的影響，我們可以采取以下幾種措施：

首先，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過(guò)合理規(guī)劃和布置電路及傳輸線路，可以減少傳導(dǎo)耦合的影響，進(jìn)而提升電路的抗干擾能力。

采用屏蔽措施：通過(guò)使用屏蔽材料，可以有效地降低輻射耦合的干擾，從而阻斷電磁干擾的進(jìn)一步傳播。

接地：將電磁干擾引入大地，以降低其對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的影響。

使用濾波器：通過(guò)濾波器等設(shè)備，有選擇地濾除電磁干擾中的特定頻率成分，從而凈化信號(hào)。

風(fēng)電機(jī)組的電磁干擾防護(hù)

風(fēng)電機(jī)組作為大型機(jī)械電子設(shè)備，同樣面臨電磁干擾的威脅。為確保其穩(wěn)定運(yùn)行，必須采取有效措施提升其抗干擾能力。

風(fēng)電機(jī)組上的電磁干擾源解析

風(fēng)電機(jī)組中，存在多個(gè)潛在的電磁干擾源。這些干擾源主要來(lái)源于其內(nèi)部的電子設(shè)備和工作過(guò)程。其中，變流器是一個(gè)關(guān)鍵組件，它將風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定頻率的交流電轉(zhuǎn)換為固定頻率的交流電。然而，在IGBT高頻通斷的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾。此外，電機(jī)在將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程中，以及發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能時(shí)，其內(nèi)部電流和電磁場(chǎng)的變化，同樣會(huì)產(chǎn)生不可忽視的電磁干擾。這些干擾如果不加以控制，可能會(huì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

風(fēng)電機(jī)組中，哪些設(shè)備更易受到電磁干擾的侵襲?

在風(fēng)電機(jī)組中，控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)均屬于核心組件，它們各自承擔(dān)著重要的功能。然而，這些系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中都面臨著電磁干擾的潛在威脅?？刂葡到y(tǒng)，作為風(fēng)電機(jī)組的大腦，負(fù)責(zé)整體運(yùn)行的調(diào)控，其穩(wěn)定性至關(guān)重要。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組狀態(tài)，為運(yùn)維人員提供決策依據(jù)，其準(zhǔn)確性同樣不容忽視。而通信系統(tǒng)，作為風(fēng)電機(jī)組與外部世界聯(lián)系的橋梁，其穩(wěn)定性直接影響到機(jī)組的信息交互和遠(yuǎn)程控制能力。因此，這些系統(tǒng)在電磁環(huán)境復(fù)雜的情況下，都可能成為電磁干擾的受害者。

一、電磁兼容的定義

電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)能夠在其電磁環(huán)境中正常工作，并且不會(huì)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾。它包含兩個(gè)關(guān)鍵方面：一是設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾必須控制在一定限度內(nèi)，二是設(shè)備對(duì)環(huán)境中存在的電磁干擾應(yīng)具備一定的抗擾度，即電磁敏感性。

電磁兼容測(cè)試主要涵蓋兩大領(lǐng)域：電磁發(fā)射測(cè)試(EMI)和電磁抗擾度測(cè)試(EMS)。

EMI，即電磁干擾，指的是在導(dǎo)線上以高頻電流形式，或在空間以電磁場(chǎng)形式傳播的不必要發(fā)射。這些發(fā)射可能對(duì)同一環(huán)境中的其他設(shè)備造成不良影響，導(dǎo)致其性能下降。而滿(mǎn)足EMI要求則意味著設(shè)備泄漏到環(huán)境中的無(wú)用電磁發(fā)射必須控制在一定限度內(nèi)，以確保不會(huì)干擾到其他設(shè)備。

傳導(dǎo)干擾是EMI的一種傳播途徑，它通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)如電線和其他電網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)耦合到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在電子設(shè)備中，例如印刷電路板上的高頻信號(hào)線、集成電路的引腳以及各類(lèi)接插件等都可能成為傳導(dǎo)干擾的源頭。

另一種EMI的傳播途徑是輻射干擾，它通過(guò)空間傳播，干擾源以電磁波的形式將其信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。在高速印刷電路板及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，許多元件可能會(huì)表現(xiàn)出天線特性，從而發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

EMS，即電磁敏感度，衡量的是設(shè)備對(duì)外來(lái)電磁干擾的抵抗力。滿(mǎn)足EMS要求意味著設(shè)備能夠在環(huán)境中無(wú)用電磁發(fā)射超過(guò)很高限度的情況下仍能正常工作，展現(xiàn)出其強(qiáng)大的抗電磁干擾能力。

二、電磁兼容測(cè)試項(xiàng)目

電磁兼容測(cè)試涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在全面評(píng)估設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。這些測(cè)試不僅關(guān)注設(shè)備自身產(chǎn)生的電磁干擾是否超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，還著重考察設(shè)備對(duì)外部電磁干擾的抵御能力。通過(guò)這些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試，我們可以確保設(shè)備能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，既不會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成不良影響，又能有效抵御外界電磁干擾，從而保證性能的穩(wěn)定與可靠。

三、如何提高產(chǎn)品的電磁兼容性

提高產(chǎn)品的電磁兼容性是確保設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。通過(guò)深入了解電磁兼容測(cè)試項(xiàng)目，我們可以采取有效措施來(lái)提升產(chǎn)品的電磁兼容性。這包括優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加強(qiáng)電磁屏蔽，改善接地系統(tǒng)，以及合理布局電路等。通過(guò)這些方法，我們可以顯著提升設(shè)備的電磁兼容性，確保其在各種電磁環(huán)境下都能穩(wěn)定、可靠地工作。

1、利用完善的屏蔽體來(lái)防止外部輻射干擾進(jìn)入系統(tǒng)，同時(shí)也能阻止系統(tǒng)內(nèi)部的干擾能量向外輻射。屏蔽體應(yīng)保持其完整性，對(duì)于必要的門(mén)、縫、通風(fēng)孔和電纜孔等，需進(jìn)行妥善處理，并確保屏蔽體可靠接地。

2、設(shè)計(jì)合理的接地系統(tǒng)，將小信號(hào)、大信號(hào)和產(chǎn)生干擾的電路分別接地，并盡量減小接地電阻。

3、采用適當(dāng)?shù)臑V波技術(shù)，合理選擇濾波器的通帶，以盡量減小漏電損耗。

4、運(yùn)用限幅技術(shù)，確保限幅電平高于工作電平，并實(shí)現(xiàn)雙向限幅。

5、仔細(xì)選擇連接電纜和布線方式，必要時(shí)可用光纜替代長(zhǎng)電纜，以減少電磁干擾。

6、運(yùn)用平衡差動(dòng)電路、整形電路、積分電路和選通電路等技術(shù)，提升系統(tǒng)的電磁兼容性。

7、合理分配系統(tǒng)頻率。在多主頻信號(hào)工作的系統(tǒng)中，應(yīng)盡量使各信號(hào)頻率錯(cuò)開(kāi)，甚至避開(kāi)對(duì)方的諧振頻率。

8、對(duì)于共用走廊的設(shè)備，在條件允許的情況下，應(yīng)保持較大的間距，以減輕它們之間的相互干擾。