電磁干擾(Electromagnetic Interference，簡(jiǎn)稱EMI)是一種電子器件噪聲，能夠干擾電纜中的數(shù)據(jù)信號(hào)并降低數(shù)據(jù)信號(hào)的準(zhǔn)確度。這種干擾通常由電機(jī)和設(shè)備等電磁波輻射探測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生。自電磁效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以來，電磁干擾問題便一直備受關(guān)注。

電磁干擾，這一電子器件中的常見問題，究竟是如何產(chǎn)生的呢?干擾的形成機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，主要分為共模和差模兩種方式。共模干擾，簡(jiǎn)單來說，就是由場(chǎng)磁感應(yīng)等傳輸實(shí)驗(yàn)所引發(fā)，對(duì)受試設(shè)備和線路都會(huì)產(chǎn)生影響。

解決電磁干擾的核心方法包括屏蔽處理、濾波技術(shù)、接地優(yōu)化、合理布局與隔離措施，綜合應(yīng)用可有效阻斷電磁干擾傳導(dǎo)和輻射路徑。

?屏蔽處理?

通過導(dǎo)電金屬或?qū)Т挪牧献钄嚯姶艌?chǎng)傳播，是消除電磁干擾最直接的方法：

?電場(chǎng)與磁場(chǎng)屏蔽?：采用金屬網(wǎng)、罩或高導(dǎo)磁材料構(gòu)建屏蔽體，如15微米導(dǎo)電布可實(shí)現(xiàn)55dB磁場(chǎng)衰減，梯度化復(fù)合材料可達(dá)65dB屏蔽效能。??

?屏蔽應(yīng)用場(chǎng)景?：

醫(yī)療領(lǐng)域用于心電圖機(jī)、ICU設(shè)備防護(hù)。

5G設(shè)備通過增大屏蔽膜面積強(qiáng)化抗干擾性能。??

?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)?：?jiǎn)味私拥胤绞脚浜蠈?dǎo)電金屬密閉容器實(shí)施，汽車電子常結(jié)合導(dǎo)電膠帶與吸波材料提升兼容性。??

?濾波與接地?

優(yōu)化傳導(dǎo)路徑與能量疏導(dǎo)：

?濾波器配置?：

電源入口安裝EMI濾波器(共模電感+X/Y電容組合)。??

信號(hào)線使用RC低通濾波器或磁珠濾波器。??

?接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)?：

數(shù)字與模擬地分離處理，采用單點(diǎn)/多點(diǎn)接地降低地阻抗。

接口接地線形成閉環(huán)，縮小電位差值。??

?布局優(yōu)化與隔離?

降低耦合效應(yīng)和回路干擾：

?布線規(guī)則?：

減少平行走線長(zhǎng)度，高頻信號(hào)使用同軸電纜或雙絞線。

電源線與信號(hào)線分層布線，間距大于3倍線寬。??

?隔離技術(shù)?：

光電耦合器阻斷傳導(dǎo)路徑。

變壓器隔離實(shí)現(xiàn)電位分離。??

電磁干擾問題可以通過三種主要方法進(jìn)行抑制：屏蔽、濾波和接地。

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。

靜電屏蔽專注于消除因分布電容耦合而產(chǎn)生的電磁干擾，通過使用低電阻金屬材料制成的屏蔽體，并將其接地來實(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，通過采用高導(dǎo)磁、高飽和的磁性材料來吸收或損耗電磁場(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。

電磁干擾防護(hù)措施◇ 屏蔽技術(shù)

為了有效應(yīng)對(duì)電磁干擾，我們采取了三項(xiàng)主要措施：屏蔽、過濾和接地。然而，單純依靠屏蔽并不能提供全面的電磁干擾防護(hù)。這是因?yàn)樵O(shè)備或系統(tǒng)中的電纜往往成為最有效的干擾接收和發(fā)射天線。在電磁兼容性測(cè)試中，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的設(shè)備測(cè)試時(shí)并無問題，但當(dāng)它們連接在一起后，就可能不符合電磁兼容性的要求了。這正是電纜作為接收和輻射天線的角色所致。

為了解決這個(gè)問題，我們通常需要加入過濾器，以切斷電磁干擾通過電源線或電源插頭的傳播途徑。這樣，結(jié)合屏蔽措施，我們就能夠構(gòu)成一個(gè)健全的電磁干擾防護(hù)體系。無論是抑制干擾源、消除藕合還是提升接收電路的抗干擾能力，過濾技術(shù)都是關(guān)鍵的一環(huán)。

◇ 接地裝置的運(yùn)用

為確保電梯控制柜內(nèi)所有設(shè)備均能良好接地，應(yīng)采用粗電線與電源三相五線接地端(PE)或接地母線排相連。特別重要的是，與軟啟動(dòng)器相連的任何電子控制系統(tǒng)都必須共地，且共地時(shí)需使用短而粗的電線。同時(shí)，電機(jī)電纜的接地線應(yīng)直接與地裝置或軟啟動(dòng)器的接線端子排(PE)相連。這些接地線的電阻值必須符合相關(guān)規(guī)范要求。

◇ 走線技術(shù)的運(yùn)用

為減少軟啟動(dòng)器輸出電壓快速變化所引發(fā)的電磁干擾，電機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其他電纜進(jìn)行布線，并避免與它們進(jìn)行遠(yuǎn)距離的平行布線。當(dāng)控制電纜與電源電纜需要交叉時(shí)，應(yīng)確保它們以90°角交叉，同時(shí)，利用適當(dāng)?shù)木€夾將電機(jī)電纜和控制電纜的屏蔽層牢固地固定在安裝板上。

◇ 過濾技術(shù)的應(yīng)用

通過在電源電路中加入進(jìn)線電抗器，可以有效減少軟啟動(dòng)器產(chǎn)生的諧波電流。此外，它還能提升電源特性阻抗，有助于吸收周邊設(shè)備投入工作時(shí)產(chǎn)生的脈沖電流和主電源的峰值電壓。進(jìn)線電抗器通常串聯(lián)在電源與軟啟動(dòng)器功率輸入端之間。在情況不明朗或?qū)χ麟娫措娋W(wǎng)狀態(tài)不了解時(shí)，推薦加入進(jìn)線電抗器。此外，在上述電路中還可以使用低通頻過濾器(如FIR過濾器)，該過濾器應(yīng)串聯(lián)在進(jìn)線電抗器和軟啟動(dòng)器之間。對(duì)于在噪音敏感環(huán)境中運(yùn)行的電梯轎廂軟啟動(dòng)器，采用FIR過濾器可以顯著減少軟啟動(dòng)器傳輸過程中的輻射干擾。

03照明燈具線干擾處理◇ 磁環(huán)的使用方法

在電機(jī)意見反饋干擾過大或系統(tǒng)軟件電源插頭受到干擾的情況下，若通過上述接地措施無法消除通信干擾，可以考慮使用磁環(huán)來抑止干擾。具體操作步驟如下：

(1)首先，嘗試在控制箱下的照明燈具兩條線上各增加一個(gè)磁環(huán)，盤繞3圈(選用直徑20至30，厚度10，長(zhǎng)度約20的磁環(huán))。若通信恢復(fù)，則說明照明燈具線存在干擾;若無效，則說明照明燈具線并不干擾通信，無需進(jìn)一步處理。

(2)其次，在通信線C和C-上，從電腦主板小組出線處各增加一個(gè)磁環(huán)，并盤繞一圈。注意，只需盤繞一圈，避免過多纏繞影響電梯轎廂通信質(zhì)量。

(3)再者，在電腦主板輸出的電梯轎廂、呼梯24V開關(guān)電源和0V接地線上各增加一個(gè)磁環(huán)，并盤繞2至3圈。

(4)最后，在運(yùn)行交流接觸器與電機(jī)之間的三相線上各增加一個(gè)磁環(huán)，并盤繞一圈。完成上述步驟后，可以有效地解決現(xiàn)場(chǎng)的電源、電機(jī)和照明燈具干擾問題。

◇ 磁環(huán)材料選擇

根據(jù)干擾信號(hào)的頻率特性，可以選擇鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體作為磁環(huán)材料。鎳鋅鐵氧體在高頻特性上表現(xiàn)更優(yōu)，而錳鋅鐵氧體的導(dǎo)磁率范圍在幾千至過萬，鎳鋅鐵氧體的導(dǎo)磁率則在幾百至過千。因此，在選擇時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況和需求進(jìn)行權(quán)衡。此外，為了更寬泛地抑止干擾頻率，可以在同一束電纜上同時(shí)套用錳鋅和鎳鋅鐵氧體。