葛寧

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710089）

電磁干擾是任何能中斷、阻礙、降低或限制電氣、電子設(shè)備有效性能的電磁能量，由電磁干擾源、干擾路徑、敏感設(shè)備構(gòu)成。其中電磁干擾源的種類繁多，比如，地球表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為5e－6特斯拉，雷電的大氣干擾、靜電和宇宙噪聲等；人為的電磁干擾源主要有含有整流子的直流電機(jī)換向時(shí)產(chǎn)生的電弧和電流變化、電器開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的電弧和電流變化、非線性元器件工作時(shí)產(chǎn)生的諧波、高頻振蕩器和無線電發(fā)送設(shè)備的電磁輻射等等?？梢哉f電磁干擾源無處不在，下面結(jié)合實(shí)踐針對(duì)電子設(shè)備常遇見的電磁干擾源的抑制方法進(jìn)行討論。

1 供電電源

供電電源，通常由于負(fù)載的通斷過渡過程、半導(dǎo)體元器件的非線性、脈沖設(shè)備及雷電的耦合等因素，而成為電磁干擾源。供電電源的電磁兼容的設(shè)計(jì)方法如下。

1.1 采用交流電源濾波器

由于交流電源濾波器是低通濾波器，不妨礙工頻電能的通過，而對(duì)高頻電磁干擾呈高阻態(tài)，有較強(qiáng)的抑制能力。使用交流電源濾波器時(shí)，應(yīng)根據(jù)其兩端阻抗和要求的插入衰減系數(shù)選擇濾波器；要注意其承受電壓和導(dǎo)通電流的能力；屏蔽與機(jī)殼要電氣接觸良好；地線要盡量短，截面足夠大；進(jìn)出線要遠(yuǎn)離，而且濾波器應(yīng)盡量靠近供電電源。

1.2 交流電源變壓器加靜電屏蔽

由于電源變壓器初、次級(jí)間存在分布電容，進(jìn)入電源變壓器初級(jí)的高頻干擾能通過分布電容耦合到電源變壓器的次級(jí)。在電源變壓器初、次級(jí)間增加靜電屏蔽后，該屏蔽與繞組間形成新的分布電容。將屏蔽體接地，可以將高頻干擾通過這一新的分布電容引入地，而起到抗電磁干擾的作用。靜電屏蔽體應(yīng)選擇導(dǎo)電性好的材料如0.3～0.5 mm的銅箔或鋁箔做，且首尾端不可閉合，以免造成短路燒毀變壓器。

1.3 脈沖電壓的吸收

對(duì)脈沖電壓的電磁干擾可以采用壓敏電阻、固體放電管或瞬態(tài)電壓抑制二極管來吸收。當(dāng)脈沖電壓吸收器件承受一個(gè)高能量的瞬態(tài)過電壓脈沖時(shí)，其工作阻抗能立即降到很低，允許通過很高的電流，吸收很大的功率，從而將電壓箱制在允許的水平內(nèi)。

壓敏電阻或固體放電管可應(yīng)用于直流或交流電路。單向瞬態(tài)電壓抑制二極管應(yīng)用于直流電路，而雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管應(yīng)用于交流電路。使用脈沖電壓的吸收器件時(shí)，應(yīng)選擇其額定電壓略高于設(shè)備的最大工作電壓，以便無脈沖電壓時(shí)，吸收器件的功耗最少；當(dāng)有脈沖電壓時(shí)，其箱位的電壓應(yīng)低于設(shè)備的最高絕緣電壓，以便設(shè)備的安全；其通流能力應(yīng)大于脈沖電壓所產(chǎn)生的電流。

1.4 直流電源的電磁兼容措施

整流電路的高頻濾波，即在整流管上并聯(lián)小電容（0.01 μF）進(jìn)一步濾掉從變壓器進(jìn)入的高頻干擾。直流退藕，即在直流電源和地之間并聯(lián)兩個(gè)電容，大電容（10～100 μF）濾掉低頻干擾，小電容（0.01～0.22 μF）濾掉高頻干擾。

2 暫態(tài)過程

暫態(tài)過程是由于機(jī)械觸點(diǎn)的分合、負(fù)載的通斷和電路的快速切換等致使電壓或電流的快速變化，而成為電磁干擾源。暫態(tài)過程的電磁兼容設(shè)計(jì)方法如下。

2.1 機(jī)械觸點(diǎn)的熄火花回路

機(jī)械觸點(diǎn)的熄火花回路由電阻（R）和電容（C）串聯(lián)組成。其原理是用電容轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)分?jǐn)鄷r(shí)負(fù)載電感（L）上的能量，從而避免在觸點(diǎn)上產(chǎn)生過電壓和電弧造成的電磁干擾，最終由電阻吸收這部分能量?；芈穮?shù)計(jì)算如下：

式中，R—電阻（歐）、L—負(fù)載電感（微亨）、Im—負(fù)載電感中的最大電流（安）、C取 C1、C2中最大者。

2.2 電感負(fù)載的續(xù)流回路和吸收回路

直流電路電感負(fù)載的續(xù)流回路是用二極管反并聯(lián)在電感負(fù)載上。當(dāng)切斷電感負(fù)載時(shí)，其上的電流經(jīng)二極管續(xù)流，不會(huì)產(chǎn)生過電壓而危及電路上的其他器件。參數(shù)選擇如下：

式中，IF—二極管正向平均電流、VRRM—二極管反向重復(fù)峰值電壓IN——電感負(fù)載的額定電流、VN—電感負(fù)載的額定電壓。

如果用壓敏電阻代替二極管，其效果會(huì)更好。因?yàn)閴好綦娮栉漳芰扛欤瑥亩鴾p小了動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間。另外，壓敏電阻還可應(yīng)用在交流電路電感負(fù)載的場(chǎng)合。應(yīng)用壓敏電阻時(shí)應(yīng)當(dāng)注意壓敏電阻的標(biāo)稱電壓、殘壓比、吸收能量能力、前沿響應(yīng)時(shí)間等。

2.3 電容負(fù)載的限流回路

電容負(fù)載的限流回路由電阻（R）和開關(guān)并聯(lián)組成。其原理是用電阻限制電容負(fù)載開始投人時(shí)的短路電流，從而避免短路電流造成的電磁干擾。經(jīng)過時(shí)間（T）將開關(guān)閉合，切除限流電阻。參數(shù)選擇如下：

式中，IN—負(fù)載的額定電流、VN—電源的額定電壓、C—負(fù)載的電容。

2.4 電路快速切換的電磁兼容措施

電路快速切換（包括可控硅換流、直流斬波、二極管關(guān)斷時(shí)的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)等）將導(dǎo)致電壓或電流的快速變化，而成為電磁干擾源。對(duì)此可采用如下電磁兼容措施：串聯(lián)緩沖電感，以降低電流變化率；并聯(lián)緩沖電容，以降低電壓變化率；用電感電容諧振電路代替直流斬波，以降低電流變化率或電壓變化率。

3 電磁輻射

電磁輻射包括電子設(shè)備內(nèi)部和外部?jī)煞N電磁輻射源。其實(shí)任一電流的周圍都存在磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，這種電磁場(chǎng)就是電磁干擾源。

電子設(shè)備中主要的電磁輻射源是大電流、高電壓的強(qiáng)功率電路和器件；電壓或電流快速變化的電路和器件以及高頻電路和器件。電磁輻射的電磁兼容設(shè)計(jì)方法主要采用電磁屏蔽的方法。即用屏蔽材料將電磁輻射源封閉起來，使其外部電磁場(chǎng)強(qiáng)低于允許值的一種措施。電磁屏蔽的技術(shù)原理主要有兩種：

一是反射，由于空氣和金屬屏蔽的電磁阻抗不同，使入射電磁電波產(chǎn)生反射作用。近場(chǎng)中的反射損耗R（dB）。

對(duì)磁場(chǎng)源而言：

二是吸收，進(jìn)入金屬屏蔽內(nèi)的電磁波在金屬屏蔽內(nèi)傳播時(shí)，由于衰減而產(chǎn)生吸收作用。吸收損耗A（dB）：

式中，ηr—相對(duì)導(dǎo)磁率、σr—相對(duì)導(dǎo)電率、f—電磁波頻率（Hz）、d—屏蔽材料厚度（mm）、D—輻射源到屏蔽體的距離（m）

3.1 磁場(chǎng)屏蔽

采用導(dǎo)磁率高的材料作屏蔽體，它給低頻磁通提供一個(gè)閉合回路，并使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)。屏蔽體的導(dǎo)磁率越高，厚度越大，磁阻越小磁場(chǎng)屏蔽的效果越好。當(dāng)然要與設(shè)備的重量相協(xié)調(diào)。例如，在雜散藕合可能引起有害作用的電路中，應(yīng)選用帶有屏蔽的電感器和繼電器，并將屏蔽有效地接地。

3.2 電場(chǎng)屏蔽

采用導(dǎo)電率高的材料作屏蔽體，并將屏蔽體接地成為零電位，因而電場(chǎng)不會(huì)泄漏到屏蔽體外部。電場(chǎng)屏蔽以反射為主，因此屏蔽體的厚度不必過大，而以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要考慮因素。

3.3 電磁場(chǎng)屏蔽

采用導(dǎo)電率高的材料作屏蔽體，并將屏蔽體接地成為零電位。它是利用屏蔽體在高頻磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生反方向的渦流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)抵消而削弱高頻磁場(chǎng)的干擾，又因屏蔽體接地而實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)屏蔽。屏蔽體的厚度不必過大，而以趨膚深度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要考慮因素。

應(yīng)當(dāng)特別注意電磁屏蔽的完整性。如果屏蔽體不完整，將導(dǎo)致電磁場(chǎng)泄漏、渦流的效果降低，即屏蔽的效果變差。

4 結(jié) 論

電磁干擾是影響電子設(shè)備正常工作的主要因素，在電子設(shè)備在電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不斷的采取措施進(jìn)行抑制，除以上干擾源討論外，也可以從傳播路徑和敏感體的角度進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)。

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