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電磁兼容技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用電磁兼容技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用電磁兼容技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用xxx公司電磁兼容技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用文件編號(hào):文件日期:修訂次數(shù):第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì),管理制度電磁兼容技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用摘要:電磁兼容技術(shù)是解決電磁干擾相關(guān)問(wèn)題的一門技術(shù).電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是解決電路之間的相互干擾,防止電子設(shè)備產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的電磁發(fā)射,防止電子設(shè)備對(duì)外界干擾過(guò)度敏感.近年來(lái),電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性日益增加。電磁兼容技術(shù)是解決電磁干擾相關(guān)問(wèn)題的一門技術(shù).電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是解決電路之間的相互干擾,防止電子設(shè)備產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的電磁發(fā)射,防止電子設(shè)備對(duì)外界干擾過(guò)度敏感.近年來(lái),電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性日益增加,這有兩個(gè)方面的原因:第一,電子設(shè)備日益復(fù)雜,特別是模擬電路和數(shù)字電路混合的情況越來(lái)越多、電路的工作頻率越來(lái)越高,這導(dǎo)致了電路之間的干擾更加嚴(yán)重,設(shè)計(jì)人員如果不了解有關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù),會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期過(guò)長(zhǎng),甚至開發(fā)失敗.第二,為了保證電子設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作,減小電磁污染,越來(lái)越多的國(guó)家開始強(qiáng)制執(zhí)行電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),特別是在美國(guó)和歐洲國(guó)家,電磁兼容指標(biāo)已經(jīng)成為法制性的指標(biāo),是電子產(chǎn)品廠商必須通過(guò)的指標(biāo)之一,設(shè)計(jì)人員如果在設(shè)計(jì)中不考慮有關(guān)的問(wèn)題,產(chǎn)品最終將不能通過(guò)電磁兼容試驗(yàn),無(wú)法走上市場(chǎng).因此近年來(lái),電磁兼容教育也在迅速發(fā)展,一方面,各種有關(guān)電磁兼容設(shè)計(jì)的書籍層出不窮,各種電子設(shè)計(jì)的期刊上也不斷刊登有關(guān)的文章,另一方面,電磁兼容培訓(xùn)越來(lái)越受到歡迎.20世紀(jì)90年代末,美國(guó)參加電磁兼容培訓(xùn)的費(fèi)用平均為每人每天330美元,目前,已經(jīng)達(dá)到450美元左右,并且企業(yè)如果需要專場(chǎng)培訓(xùn),往往需要與提供培訓(xùn)的公司提前半年簽訂合同,由此可以看到電子設(shè)計(jì)人員對(duì)電磁兼容技術(shù)的需求日益增加.我國(guó)電磁兼容技術(shù)起步很晚,無(wú)論是理論、技術(shù)水平,還是配套產(chǎn)品(屏蔽材料、干擾濾波器等)制造,都與發(fā)達(dá)國(guó)家相差甚遠(yuǎn).而與此形成強(qiáng)烈反差的是,在我們加入WTO以后,我們面對(duì)的是公平的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),各國(guó)之間唯一的貿(mào)易壁壘就是技術(shù)壁壘.而電磁兼容指標(biāo)往往又是眾多技術(shù)壁壘中最難突破的一道.因此,怎樣使設(shè)計(jì)人員在較短的時(shí)間內(nèi),掌握電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù),能夠充滿信心地面對(duì)挑戰(zhàn)是我們努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo).1什么是電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)為了規(guī)范電子產(chǎn)品的電磁兼容性,所有的發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家都制定了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn).電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是使產(chǎn)品在實(shí)際電磁環(huán)境中能夠正常工作的基本要求.之所以稱為基本要求,也就是說(shuō),產(chǎn)品即使?jié)M足了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)際使用中也可能會(huì)發(fā)生干擾問(wèn)題.大部分國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)都是基于國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)所制定的標(biāo)準(zhǔn).IEC有兩個(gè)平行的組織負(fù)責(zé)制定EMC標(biāo)準(zhǔn),分別是CISPR(國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì))和TC77(第77技術(shù)委員會(huì)).CISPR制定的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為:CISPRPub.XX,TC77制定的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為IECXXXXX.關(guān)于CISPR:1934年成立.目前有七個(gè)分會(huì):A分會(huì)(無(wú)線電干擾測(cè)量方法與統(tǒng)計(jì)方法)、B分會(huì)(工、科、醫(yī)射頻設(shè)備的無(wú)線電干擾)、C分會(huì)(電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無(wú)線電干擾)、D分會(huì)(機(jī)動(dòng)車和內(nèi)燃機(jī)的無(wú)線電干擾)、E分會(huì)(無(wú)線接收設(shè)備干擾特性)、F分會(huì)(家電、電動(dòng)工具、照明設(shè)備及類似電器的無(wú)線電干擾)、G分會(huì)(信息設(shè)備的無(wú)線電干擾)關(guān)于TC77:1981年成立.目前有3個(gè)分會(huì):SC77A(低頻現(xiàn)象)、SC77B(高頻現(xiàn)象)、SC77C(對(duì)高空核電磁脈沖的抗擾性).我國(guó)的民用產(chǎn)品電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是基于CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn),目前已發(fā)布57個(gè),編號(hào)為GBXXXX-XX,例如GB9254-98.
歐盟使用的EN標(biāo)準(zhǔn)也是基于CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn),其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
EN55×××=CISPR標(biāo)準(zhǔn),(例:EN55011=CISPR
EN6××××=IEC標(biāo)準(zhǔn),(例:EN61000-4-3=IEC61000-4-3
EN50×××=自定標(biāo)準(zhǔn),(例:EN50801)
我國(guó)軍用產(chǎn)品采用的標(biāo)準(zhǔn)GJB是基于美國(guó)軍標(biāo),例如GJB151A=MIL-STD-461D.
電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn).
基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn):描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測(cè)試方法、設(shè)備,定義了等級(jí)和性能判據(jù).基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品.產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn):針對(duì)某種產(chǎn)品系列的EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn).往往引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細(xì)的規(guī)定.
通用標(biāo)準(zhǔn):按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的,當(dāng)產(chǎn)品沒(méi)有特定的產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)可以遵循時(shí),使用通用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行EMC測(cè)試.對(duì)使設(shè)備的功能完全正常,也要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的要求.2電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容盡管電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)文件繁多,內(nèi)容復(fù)雜,但從對(duì)設(shè)備的要求方面看,無(wú)非是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行劃分.兩方面的要求:電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備的要求有兩個(gè)方面,一個(gè)是設(shè)備工作時(shí)不會(huì)對(duì)外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響,另一個(gè)是不能對(duì)外界的電磁干擾過(guò)度敏感.前一個(gè)方面的要求稱為干擾發(fā)射(EMI)要求,后一個(gè)方面的要求稱為敏感度(EMS)或抗擾度要求.從能量傳播的途徑劃分:圍繞這兩個(gè)方面的要求,從電磁能量傳出設(shè)備和傳入設(shè)備的途徑來(lái)進(jìn)一步劃分,又有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩個(gè)方面,傳導(dǎo)干擾是指干擾能量沿著電纜以電流的形式傳播,輻射干擾是指干擾能量以電磁波的形式傳播.因此,對(duì)設(shè)備的電磁兼容要求可以分為:傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射、傳導(dǎo)敏感度(抗擾度)、輻射敏感度(抗擾度).按照干擾特性劃分:干擾信號(hào)的波形有不同的種類,電磁場(chǎng)也有不同的種類,干擾注入的方式也有不同的種類,按照這些不同進(jìn)一步劃分就得到了全部的要求項(xiàng)目.靜電放電試驗(yàn)是一類特殊的試驗(yàn),它對(duì)設(shè)備的干擾途徑可以是傳導(dǎo)性的,也可以是輻射性的,取決于靜電放電發(fā)生的部位和試驗(yàn)的方法.3電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容要使產(chǎn)品具有良好的電磁兼容性,需要專門考慮與電磁兼容相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容.電磁兼容設(shè)計(jì)一般包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容.
*地線設(shè)計(jì):許多電磁干擾問(wèn)題是由地線產(chǎn)生的,因?yàn)榈鼐€電位是整個(gè)電路工作的基準(zhǔn)電位,如果地線設(shè)計(jì)不當(dāng),地線電位就不穩(wěn),就會(huì)導(dǎo)致電路故障.地線設(shè)計(jì)的目的是要保證地線電位盡量穩(wěn)定,從而消除干擾現(xiàn)象.
*線路板設(shè)計(jì):無(wú)論設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾發(fā)射還是受到外界干擾的影響,或者電路之間產(chǎn)生相互干擾,線路板都是問(wèn)題的核心,因此設(shè)計(jì)好線路板對(duì)于保證設(shè)備的電磁兼容性具有重要的意義.線路板設(shè)計(jì)的目的就是減小線路板上的電路產(chǎn)生的電磁輻射和對(duì)外界干擾的敏感性,減小線路板上電路之間的相互影響.
*濾波設(shè)計(jì):對(duì)于任何設(shè)備而言,濾波都是解決電磁干擾的關(guān)鍵技術(shù)之一.因?yàn)樵O(shè)備中的導(dǎo)線是效率很高的接收和輻射天線,因此,設(shè)備產(chǎn)生的大部分輻射發(fā)射都是通過(guò)各種導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)的,而外界干擾往往也是首先被導(dǎo)線接收到,然后串入設(shè)備的.濾波的目的就是消除導(dǎo)線上的這些干擾信號(hào),防止電路中的干擾信號(hào)傳到導(dǎo)線上,借助導(dǎo)線輻射,也防止導(dǎo)線接收到的干擾信號(hào)傳入電路.
*屏蔽與搭接設(shè)計(jì):對(duì)于大部分設(shè)備而言,屏蔽都是必要的.特別是隨著電路工作的頻率日益提高,單純依靠線路板設(shè)計(jì)往往不能滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求.機(jī)箱的屏蔽設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有許多不同之處,一般如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮電磁屏蔽的要求,很難將屏蔽效果加到機(jī)箱上.所以,對(duì)于現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì),必須從開始就考慮屏蔽的問(wèn)題發(fā)展現(xiàn)狀戰(zhàn)爭(zhēng)本身是刺激技術(shù)的發(fā)展的重要因素,先進(jìn)的技術(shù)首先會(huì)應(yīng)用于國(guó)防和軍事。這樣各國(guó)軍工行業(yè)的EMC技術(shù)領(lǐng)先于其它行業(yè)。從軍用電子設(shè)備角度看,在戰(zhàn)爭(zhēng)模式發(fā)展到電子戰(zhàn)的今天,電子對(duì)抗、制電磁權(quán)的爭(zhēng)奪使得強(qiáng)化電子設(shè)備的電磁兼容性是確保在戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中人員、武器裝備、信息情報(bào)的安全、獲得戰(zhàn)爭(zhēng)勝利的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?,F(xiàn)代軍用裝備中大量電子設(shè)備密集狹小的空間相互間的電磁干擾非常嚴(yán)重,造成失靈、癱瘓、事故、甚至由于不能同時(shí)兼容工作遭受攻擊的情況屢見不鮮。美國(guó)在電磁兼容方面已搞了五十年,在電磁兼容各個(gè)方面都處于領(lǐng)先位置。發(fā)射電磁干擾已作為特殊進(jìn)攻方式應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)。目前美國(guó)已擁有電磁干擾飛機(jī)和電磁炸彈等。特別值得提出的是,美國(guó)科研部門為保護(hù)通信網(wǎng)和某些軍事裝備不受強(qiáng)電磁(包括高空核磁爆)影響,正在全力研究新的抗電磁干擾技術(shù)。為此,僅在1982年開始時(shí),美國(guó)國(guó)防部就投入了200億美元,用以專門對(duì)付“電磁脈沖(EMP)的科學(xué)研究與設(shè)施開發(fā)。我國(guó)EMC技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)開展EMC工作較晚,與先進(jìn)國(guó)家差距較大,尤其是管理規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范很缺乏。第一個(gè)干擾標(biāo)準(zhǔn)是1966年由原第一機(jī)械工業(yè)部制定的部級(jí)標(biāo)準(zhǔn)JB-854-66《船用電氣設(shè)備工業(yè)無(wú)線電干擾端子電壓測(cè)量方法與允許值》。八六年我國(guó)出臺(tái)GJB151-86標(biāo)準(zhǔn)后,電磁兼容問(wèn)題逐步得到重視,到九七年頒布并強(qiáng)制執(zhí)行了GJB151A—--97既《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》;GJB152A—97既《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測(cè)量》電磁兼容國(guó)軍標(biāo)及保密委標(biāo)準(zhǔn)后,電磁兼容技術(shù)水平提高很快。目前已制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及軍用標(biāo)準(zhǔn)三十余個(gè),標(biāo)準(zhǔn)要求基本等同與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和美軍標(biāo)。為考核進(jìn)出口電子、電氣產(chǎn)品的干擾特性提供了一定條件,使我國(guó)在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范方面有了較大進(jìn)展。近年來(lái)國(guó)家有關(guān)部門對(duì)電磁兼容十分重視,電磁兼容學(xué)術(shù)組織紛紛成立,在許多單位建立或改造了EMC實(shí)驗(yàn)室,引進(jìn)較先進(jìn)的EMI、EMS自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和設(shè)備,在各地區(qū)及一些軍工系統(tǒng)建立了國(guó)家級(jí)EMC測(cè)量中心,已具備各種EMC測(cè)量和試驗(yàn)的能力。電磁兼容學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)1)現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,使輻射源的增長(zhǎng)率達(dá)到每年5-8%,特別是在城市,人為的電磁輻射密度增長(zhǎng)系數(shù)達(dá)到每年7-14%。因此,城市中電磁能量密度每5-10年增加1倍。在今后25年內(nèi),社會(huì)生產(chǎn)所引起的電磁干擾能量密度將增加30倍,50年內(nèi)可增加700--1000倍,21世紀(jì)電磁環(huán)境惡化形勢(shì)已成定局。因此,如何使電子設(shè)備能正常工作將變得越來(lái)越困難,并對(duì)釋放的干擾控制得越來(lái)越嚴(yán)格。2)在軍事方面,美俄等國(guó)正在研制中的第三代核武器之一就是核電磁脈沖彈。一般的核武器有三大效應(yīng):沖擊波、熱輻射(光輻射)和放射性污染。實(shí)際上核武器還有第四效應(yīng)——電磁脈沖(ElectromagneticPulse簡(jiǎn)稱EMP),普通核武器以電磁脈沖形式釋放的能量?jī)H占核彈總釋放量的3/1010--3/105,而核電磁脈沖彈則可將此值提高到40%。核爆炸瞬間,彈體釋放出大量γ射線、χ射線和高能中子。由于這些射線能量很大,使周圍空氣分子電離,產(chǎn)生大量帶電粒子,這些粒子的運(yùn)動(dòng)形成電流,激勵(lì)電磁場(chǎng),使爆心周圍產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的瞬時(shí)電磁場(chǎng),它以波的形式以光速向外傳播。電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)50—100KV/m;頻譜很寬,作用范圍大,能在電子設(shè)備的導(dǎo)體中感應(yīng)出很大的瞬時(shí)電壓和電流,使電子設(shè)備、電路和元器件受到不同程度的干擾和破壞。EMP可使敵方指揮、控制、通訊和情報(bào)、監(jiān)視、偵察(Command、Control、Communication、Computer&Intelligence、Surveillance、Reconnaissance簡(jiǎn)寫為C4ISR)系統(tǒng)遭到毀滅性打擊,并導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓、電力網(wǎng)斷路、金屬管線及地下電纜通訊網(wǎng)等受到影響而陷入無(wú)電源、無(wú)通訊、無(wú)計(jì)算機(jī)的三無(wú)世界。它的后果是破壞電子設(shè)備而不傷害人(這與中子彈的效果恰好相反),這就是把核武器常規(guī)化了。這個(gè)新的發(fā)展,直接促成現(xiàn)在研究核電磁脈沖的熱潮。3)電子信息系統(tǒng)的TEMPEST技術(shù)發(fā)展信息系統(tǒng)的TEMPEST技術(shù)是電磁兼容領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究方向。其具體內(nèi)容是針對(duì)信息設(shè)備的電磁干擾與信息泄漏問(wèn)題,從信息接收和防護(hù)兩個(gè)方面展開一系列研究和開發(fā)工作,包括信息接收,破譯水平、防泄漏能力與技術(shù)、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及管理手段等。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是各種信息處理設(shè)備中最為關(guān)鍵和重要的組成部分,因而也使得利用信息設(shè)備的電磁泄漏來(lái)獲取信息情報(bào)更為及時(shí)、準(zhǔn)確、廣泛、連續(xù),而且安全、可靠、隱蔽。正是這樣,TEMPEST防護(hù)研究一般都是針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其外設(shè)配置而開展的,也包括接收系統(tǒng),電傳機(jī)、數(shù)字電話等。信息處理設(shè)備的電磁輻射有兩方面影響:a、對(duì)電磁環(huán)境構(gòu)成污染b、對(duì)信息安全與信息保密構(gòu)成嚴(yán)重威脅海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美國(guó)通過(guò)其間諜衛(wèi)星的TEMPEST接收系統(tǒng)截獲伊拉克及海灣地區(qū)的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)情報(bào),其相當(dāng)多的部分就是利用對(duì)方電子設(shè)備自身泄漏的電磁波獲取的。分析表明,數(shù)字電路組成的信息處理設(shè)備由于輻射頻譜及諧波非常豐富,因而很容易被竊收和解譯,其信息泄漏現(xiàn)象非常突出和嚴(yán)重。以計(jì)算機(jī)視頻顯示器為例,其中各種印刷電路、各部件之間的電源、信號(hào)接口與連線、數(shù)據(jù)線、接地線等都可以產(chǎn)生程度不同的電磁輻射。在輻射頻譜中,所包含的信息也各不相同,理論上這些信息都可以被接收和解譯。因此,研究計(jì)算機(jī)的TEMPEST技術(shù)已和研究計(jì)算機(jī)病毒一樣,被認(rèn)為是涉及計(jì)算機(jī)安全的重要方面,受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)部門的密切關(guān)注。4)抗干擾問(wèn)題——電磁兼容——環(huán)境電磁學(xué)從電氣、電子設(shè)備的抗干擾問(wèn)題,到同一電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài),達(dá)到“兼容”,隨著科技的發(fā)展,電磁兼容學(xué)科研究的范圍不斷擴(kuò)大,涉及的專業(yè)越來(lái)越多,目前一些電磁兼容學(xué)者又進(jìn)一步探討電磁污染,電磁環(huán)境對(duì)人類及生物的危害影響,地球電磁,地震電磁學(xué),太陽(yáng)、宇宙電磁等。學(xué)科范圍已不僅局限于設(shè)備與設(shè)備、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的問(wèn)題。因此一些學(xué)者也將電磁兼容這一學(xué)科發(fā)展稱為“環(huán)境電磁學(xué)”。日本文獻(xiàn)做出的定義:“預(yù)測(cè)并控制變化著的地球和天體周圍的電磁環(huán)境、為協(xié)調(diào)環(huán)境所采取的控制方法、各項(xiàng)電氣規(guī)程的制定以及電磁環(huán)境的協(xié)調(diào)和電磁能量的合理應(yīng)用等”電磁兼容設(shè)計(jì)任何電子設(shè)備或電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都應(yīng)包括電磁兼容設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)階段就考慮電磁兼容,遠(yuǎn)比制作成型后再試圖滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求而采取措施更加節(jié)省費(fèi)用。而且有時(shí)對(duì)成的產(chǎn)品,EMC問(wèn)題已無(wú)法解決或解決起來(lái)很困難,必須對(duì)整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行較大的改動(dòng)。所以電子設(shè)備或系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就考慮電磁兼容問(wèn)題。首先,利用簡(jiǎn)單的電氣和機(jī)械原理就可以滿足許多EMC要求;其次由于電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器件一般放置在印制電路板(PCB)上。該器件包括潛在干擾源及對(duì)電磁能量敏感的元件與電路。因此,PCB的EMC設(shè)計(jì)是第二重要的。另外,接地設(shè)計(jì)、電路濾波、機(jī)內(nèi)走線對(duì)任何設(shè)備的電磁兼容性都是非常重要的。在內(nèi)部設(shè)計(jì)完成后,應(yīng)著重考慮機(jī)箱屏蔽設(shè)計(jì),如顯示窗、通風(fēng)孔、縫隙、孔洞、連接器接合面等。最后,還需考慮輸入、輸出電源線、信號(hào)線的濾波及其它線纜的設(shè)計(jì)。我國(guó)EMC及其標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
我國(guó)對(duì)EMC的研究,與其它科學(xué)技術(shù)相比,滯后國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的程度更為嚴(yán)重。1978年全國(guó)科技大會(huì)后,國(guó)家科技部、原電力部、郵電部、電子部都先后投入較大力量加大了EMC的研究步伐,成立了一系列與EMC有關(guān)的學(xué)術(shù)組織,制定出等同或等效采用了IEC、CISPR等國(guó)際組織的EMC標(biāo)準(zhǔn)。
改革開放以來(lái),我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了許多設(shè)備,同時(shí)也有許多產(chǎn)品出口到世界各國(guó),因此在EMC標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施上就需要有一個(gè)共同的規(guī)范,《世貿(mào)組織協(xié)定與標(biāo)準(zhǔn)化》中規(guī)定“在需要有技術(shù)條例和標(biāo)準(zhǔn)的地方,如已有有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或正在規(guī)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),簽字國(guó)均應(yīng)以這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或其中有關(guān)的部分作為制定技術(shù)條例和標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù),但涉及國(guó)家安全需要,對(duì)欺騙性作法的防止、對(duì)人類健康、安全和動(dòng)植物生命健康以及環(huán)境等保證應(yīng)除外”,因此國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局作出如下決定:凡在市場(chǎng)流通領(lǐng)域檢查出不符合EMC國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電器產(chǎn)品,有關(guān)部門可依據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量法依法進(jìn)行判處。
我國(guó)是IEC/TC77的P成員國(guó)。1994年為全面規(guī)劃和推進(jìn)EMC標(biāo)準(zhǔn)的制訂修訂工作,促進(jìn)國(guó)家電磁兼容技術(shù)進(jìn)步和保護(hù)電磁環(huán)境,在全國(guó)無(wú)線電干擾委員會(huì)和國(guó)內(nèi)TC77歸口工作基礎(chǔ)上,及時(shí)成立了全國(guó)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合工作組,全面規(guī)劃以
IEC61000系列為主的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系和具體目標(biāo),IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化工作已經(jīng)開始,1999年將陸續(xù)制訂出一批等同或等效采用IEC61000的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并絕大部分為強(qiáng)制執(zhí)行,以解決電氣、電子設(shè)備制造部門和用戶的急需,同時(shí)也為規(guī)范我國(guó)EMC認(rèn)證體系提供了依據(jù)。
國(guó)際動(dòng)態(tài)
1996年4月29日~5月1日在美國(guó)Gaithers-burgh舉行的電磁兼容顧問(wèn)委員會(huì)(ACEC)會(huì)議上,ACEC就電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了討論,并將其作為IEC61000系列的第7部分提交執(zhí)委會(huì)討論。執(zhí)委會(huì)認(rèn)為:制定電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作是可行的,首先應(yīng)準(zhǔn)備測(cè)量文件;第2步工作應(yīng)包括電能質(zhì)量的提高和電平數(shù)據(jù)。同時(shí)也應(yīng)包括低壓和中壓系統(tǒng),測(cè)量方法文件應(yīng)歸入IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn),并指定該工作由TC77負(fù)責(zé),TC8協(xié)助。IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)是基本EMC標(biāo)準(zhǔn),它不但對(duì)裝置、實(shí)施和系統(tǒng)的電磁輻射提出要求,而且規(guī)定了考核其抗擾性的基本測(cè)量和試驗(yàn)方法。1997年2月14日IEC正式成立了合格評(píng)定局(CAB)。CAB限定成員國(guó)12個(gè),中國(guó)CSBTS派代表參加工作,IEC副主席作為CAB主席。在這次會(huì)議上討論了“是否在IEC內(nèi)設(shè)立EMC認(rèn)證制度”的問(wèn)題,經(jīng)討論IEC決定同意由IECEE先提出具體的EMC認(rèn)證方案。學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)的整體目標(biāo)是系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電磁兼容方面的知識(shí),通過(guò)學(xué)習(xí)電磁兼容設(shè)計(jì)理論,使這些方法、規(guī)則、措施等融入實(shí)際工作中,來(lái)保證產(chǎn)品盡可能可靠。
電磁兼容實(shí)例應(yīng)用分析
1、接地問(wèn)題實(shí)例一:某系統(tǒng)設(shè)備在做422通訊串口的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)測(cè)試,采用雙絞屏蔽線,開始采用的是單端接地,測(cè)試時(shí)出現(xiàn)的誤碼率高,幾乎沒(méi)有正確的數(shù)據(jù),后來(lái)采用雙端可靠接地,通訊正常。實(shí)例二:某系統(tǒng)設(shè)備在做視頻鼠標(biāo)線的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)的試驗(yàn)時(shí),在較低頻段(3M以下)時(shí)顯示器有波紋,上下閃動(dòng),后來(lái)將視頻線的顯示器側(cè)可靠接地,干擾明顯降低,幾乎不影響顯示。分析:這兩種現(xiàn)象都是在做射頻場(chǎng)的感應(yīng)傳導(dǎo)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的,射頻場(chǎng)的感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)實(shí)質(zhì)是:設(shè)備引線變成被動(dòng)天線,接受射頻場(chǎng)的感應(yīng),變成傳導(dǎo)干擾入侵設(shè)備內(nèi)部,最終以射頻電壓電流形成的近場(chǎng)電磁場(chǎng)影響設(shè)備工作,以低頻磁場(chǎng)為主。
雙絞線能夠有效地抑制磁場(chǎng)干擾,這不僅是因?yàn)殡p絞線的兩根線之間具有很小的回路面積,而且因?yàn)殡p絞線的每?jī)蓚€(gè)相鄰的回路上感應(yīng)出的電流具有相反的方向,因此相互抵銷。雙絞線的絞節(jié)越密,則效果越明顯。
屏蔽層兩端接地時(shí),外界磁場(chǎng)在原來(lái)信號(hào)與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時(shí),也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is,Is也會(huì)感應(yīng)出磁場(chǎng),但是這個(gè)磁場(chǎng)與原來(lái)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向相反,相互抵消,導(dǎo)致總磁場(chǎng)減小,減小了干擾。
2、屏蔽問(wèn)題
實(shí)例三:某系統(tǒng)為機(jī)柜、機(jī)箱式結(jié)構(gòu),其中控制部分為機(jī)箱結(jié)構(gòu),子板總線板結(jié)構(gòu),子板均安裝面板。做靜電試驗(yàn)時(shí),接觸放電+時(shí),對(duì)主板面板及左右相鄰的面板進(jìn)行靜電試驗(yàn)時(shí),控制板重啟或死機(jī),后來(lái)在控制板附近的面板之間安裝指形簧片,系統(tǒng)在接觸放電±時(shí)運(yùn)行正常。
實(shí)例四:某系統(tǒng)試驗(yàn),用普通機(jī)柜,系統(tǒng)很敏感,對(duì)機(jī)柜引出線(通訊線)進(jìn)行群脈沖試驗(yàn),采用耦合夾耦合方式,干擾一加上去,系統(tǒng)就不正常,在通訊線兩端增加磁環(huán),效果不明顯,后來(lái)沒(méi)有辦法了,更換了屏蔽機(jī)柜,進(jìn)行試驗(yàn),有明顯效果,做幾輪后,系統(tǒng)才會(huì)出現(xiàn)倒機(jī)想象,在通訊線進(jìn)機(jī)柜處增加安裝磁環(huán)后,系統(tǒng)工作正常,幾輪試驗(yàn)后,沒(méi)有出現(xiàn)倒機(jī)現(xiàn)象,系統(tǒng)工作都正常。
分析:現(xiàn)在很多系統(tǒng)都是機(jī)箱結(jié)構(gòu),即控制板、采集板、驅(qū)動(dòng)板等都安裝在同一機(jī)箱中,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與控制。安裝完成后各電路板會(huì)有一定的縫隙,靜電脈沖通過(guò)面板縫隙,分布電容向主板耦合,使電源失真或控制發(fā)生故障系統(tǒng)重啟、死機(jī)。在面板之間安裝指形簧片,使機(jī)箱成為一個(gè)良好的屏蔽體,由于電荷的“趨膚效應(yīng)”,當(dāng)有靜電干擾時(shí),靜電會(huì)沿著表面泄放至大地,對(duì)內(nèi)部電路的影響減小或者消失。
屏蔽機(jī)柜對(duì)機(jī)柜的縫隙和門都進(jìn)行了處理,縫隙處安裝
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