如何解决电磁干扰(EMIRFI)射频干扰?

如何解决电磁干扰(EMIRFI)射频干扰?,第1张

电源线的EMI/RFI是由瞬变电压引起的,因此,这类干扰的抑制对策主要是提高电路或系统对瞬变电压的适应能力。分析和实践证明下述措施对提高电源抗干扰能力是有效的:

在电源引入端加混合电源瞬变保护网络。
如图6所示,气体放电管和大功率齐纳二极管提供差模与共模保护,在要求不高时,可用金属氧化物压敏电阻代替齐纳二极管。扼流圈用来吸收浪涌电流。

利用变压器进行隔离。变压器对大于300ns的瞬变有很好的保护作用。但在具体应用中应注意,变压器的连接方式不同,所构成的保护模式也不同。一般由四种方式:1)采用无屏蔽的标准变压器,且次级与安全地相连以消除中性点与地之间的压差;2)采用单层法拉第屏蔽的变压器,屏蔽与安全地连接以实现共模保护;3)采用单层法拉第屏蔽的变压器,初级与中性线相连以实现差模保护;4)采用三层法拉第屏蔽的变压器,可实现差模、共模保护,并能消除中性点与安全地之间的压差。

在电源的整流和稳压输出端除加有大电容低频滤波外,应并接低容量无感高频滤波电容器。其容量:C=ΔIΔl/Δu式中ΔI——电源电流波动的峰值;Δl——电流脉动宽度;Δu——电源电压波动允许值。

在每个电路模块上电源线走线在接法上使其终端形成闭环,否则,在电源线终端相当于开路时,高频干扰就会形成全反射,而使干扰信号成倍增加。

尽量使电源线和地线平行走线,使电源线对地呈低阻抗以减小电源噪声干扰。最好使用双绞线馈电。

PCB设计中的EMI/RFI保护印刷电路板上信号线的布设如何,将直接关系到系统对电磁干扰和电磁能辐射的灵敏度,一个不好的PCB设计很可能导致系统的EMC失败。高频噪声在PCB上可能耦合、辐射的途径有:电源线辐射、电源阻抗耦合、公共地阻抗耦合、I/O线的串扰与辐射。

导电的金属能对电磁波产生反射,吸收,和抵消等作用。从而起到减少电磁波辐射的作用。
不过当然不是随便什么金属都能起到屏蔽作用的:
(1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。
(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。
(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。
同时还要要求是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,本且是不能有直接穿透屏蔽体的导体。这样才能起到良好的屏蔽作用。
除了金属,只要是导电良好的材料都可以作为电磁屏蔽。比如:导电橡胶,金属网,有机导电材料等。

抑制电磁干扰主要有接地、屏蔽和滤波三种方法,三种方法各具特色,也相互关联。

1、接地。在电磁兼容设计时,接地是十分重要的环节。良好的接地可以消除各种噪声的产生,减小电磁干扰的作用,降低对屏蔽和滤波的要求。常用的接地方法有浮地、单点接地和多点接地三种。采用浮地的的方法,不仅可以将电路或设备与公共地或可能引起环流的公共导线隔离开来。

2、屏蔽。屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰(即辐射电磁干扰) 。采用屏蔽的目的有两个:一是限制辐射电磁能量越出某一区域;二是防止外来的辐射电磁能量进入某一区域。屏蔽按其机理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

3、滤波。滤波能有效地抑制通过载流导体传播的电磁干扰(即传导电磁干扰) 。采用滤波的目的有两个:一是限制传导电能通过载流导体越出某一区域;二是防止外来的传导电能通过载流导体进入某一区域。

降低电磁干扰有效途径如下:
电磁干扰,必须具备电磁干扰源、耦合途径、敏感设备这三个因素。所以,在解决电磁干扰问题时,要从这三个因素人手,对症下药,消除其中某一个因素,就能解决电磁兼容问题干扰。
1、利用屏蔽技术减少电磁干扰。
为有效的抑制电磁波的辐射和传导及高次谐波引发的噪声电流, 在用变频器驱动的电梯电动机电缆必须采用屏蔽电缆,屏蔽层的电导至少为每相导线芯的电导线的 1/10,且屏蔽层应可靠接地。控制电缆最好使用屏蔽电缆;模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线;不同的模拟 信号线应该独立走线,有各自的屏蔽层。以减少线间的耦合,不要把不同的模拟信号置于同 一公共返回线内;低压数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线,也可以使用单屏蔽的双绞线。模拟信号和数字信号的传输电缆,应该分别屏蔽和走线应使用短
2、利用接地技术消除电磁干扰。
要确保电梯控制柜中的所有设备接地良好,而粗的接地线。连接到电源进线接地点(PE)或接地母排上。特别重要的是,连接到变频器的任何电子控制设备都要与其共地,共地时也应使用短和粗的导线。同时电机电缆的地线应直 接接地或连接到变频器的接地端子(PE)。上述接地电阻值应符合相关标准要求。
3、利用布线技术改善电磁干扰。
电动机电缆应独立于其它电缆走线,同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线,以减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰; 控制电缆和电源电缆交叉时,应尽可能使它们按 90°角交叉,同时必须用合适的线夹将电机电缆和控制电缆的屏蔽层固定到安装板上。
4、利用滤波技术降低电磁干扰。
利用进线电抗器用于降低由变频器产生的谐波,同时也可用于增加电源阻抗,并帮助吸收附近设备投入工作时产生的浪涌电压和主电源的尖峰电压。进线电抗器串接在电源和变频器功率输入端之间。当对主电源电网的情况不了解时,最好加进线电抗器。在上述电路中还可以使用低通频滤波器(FIR 下同),FIR 滤波器应串接在 进线电抗器和变频器之间。对噪声敏感的环境中运行的电梯变频器, 采用 FIR 滤波器可以有效减小来自变频器传导中的辐射干扰。
5、照明线干扰。
电机反馈的干扰过大、系统电源线受干扰的现场,通过以上各种接地无法消除通讯干扰,可以使用磁环对干扰进行抑制,按以下方法顺序进行增加磁环,通讯恢复正常为止:
(1)如照明的两根电源线同时断开如通讯恢复正常,请在控制柜下照明的两线上增加一磁环,缠绕3 圈(孔径20到30,厚10,长20左右的磁环)。如断开照明线并无效果说明照明线并不干扰通讯,不作处理。
(2)在通讯线C+、C-上从主板出线处增加一磁环,缠绕一圈。注意只能缠绕一圈,多缠后轿厢通讯显示会变好但轿厢传来的有效信号大部分滤掉,造成轿厢内选登记不上。
(3)在主板输出给轿厢、呼梯的24V电源和0V地线上增加一磁环缠绕2到3圈。
(4)在运行接触器与电机之间三相线各加一磁环缠绕一圈 经过以上方法增加磁环后能处理现场的电源、电机、照明干扰。
6、 磁环材料的选择。
根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体,以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体, 前者的高频特性优于后者。前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千---上万,而镍锌铁氧体为几百---上千。铁氧体的磁导率的磁导率越高,其低频时的阻抗越大,高频时的阻抗越小。 阻抗越大,高频时的阻抗越小。所以,在抑制高频干扰时,宜选用镍锌铁氧体; 用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。 或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体,这样可以抑制的干扰频段较宽。磁环的尺寸选择: 磁环的内外径差值越大,纵向高度越大,其阻抗也就越大,但磁环内径一定要紧包电缆,避免漏磁。 磁环的安装位置: 磁环的安装位置应该尽量靠近干扰源,即应紧靠电缆的进出口。

1、注意室内办公设备和家用电器的设置。不要把家用电器摆放得过于集中,以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。特别是一些易产生电磁波的家用电器,如收音机、电视机、电脑、冰箱等电器更不宜集中摆放在卧室里。
2、注意使用办公设备和家用电器时间。各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间 *** 作,同时尽量避免多种办公设备和家用电器同时启用。手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,在使用时应尽量使头部与手机天线的距离远一些,最好使用分离耳机和话筒接听电话。
3、注意人体与办公设备和家用电器的距离。对各种电器的使用,应保持一定的安全距离。与电器距离越远,受电磁波侵害越小。如人与彩电的距离应在4-5米,与日光灯管距离应在2-3米,
微波炉在开启之后要离开至少一米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。
4、注意进行电磁辐射污染的环境指数的检测。
5、购买3C认证电子电器产品较令人放心。电磁兼容性是指电器、电子产品能在规定的电磁环境中正常工作,并不对该环境中其他产品产生过量的电磁干扰。为了减少因产品电磁骚扰发射造成的危害,保护人体健康、设备安全,并促使产品满足抗扰度要求。因此购买家用电子电器产品只要认准有3C标志的就说明是经过相关电磁辐射安全测试的,电磁辐射值在安全范围内,可以放心使用。
5种人特别要注意电磁辐射污染:生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员;②经常使用电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员;③生活在现代电器自动化环境中的工作人员;④佩戴心脏起搏器的患者;⑤生活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等。都应该了解室内电磁辐射污染的程度,如果环境中电磁辐射污染比较高,就必须采取相应的措施,比如穿防辐射服装、佩戴防辐射眼镜等。

电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。
电磁波会与电子元件作用,产生干扰现象,称为EMI(Electromagnetic Interference)。例如,TV荧光屏上常见的“雪花”,便表示接受到的讯号被干扰。
屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。 (1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。
许多人不了解电磁屏蔽的原理,认为只要用金属做一个箱子,然后将箱子接地,就能够起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。因为,电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素:一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多导电不连续点,最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏,如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电d性材料,消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种d性导电填充材料就是电磁密封衬垫。在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器,似乎只有当用导电d性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于开口尺寸时,并不会产生明显的泄漏。
电磁屏蔽的机理a、当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射。这种反射不要求屏蔽材料必须有一定的厚度,只要求交界面上的不连续; b、未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减。也就是所谓的吸收; c、在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的另一表面时,遇到金属-空气阻抗不连续的交界面,会形成再次反射,并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。总之,电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。
现在有许多关于产品辐射和传导发射限制的国家标准和国际标准。有些还规定了对各种干扰的最低敏感度要求。通常,对于不同类型的电子设备有不同的标准。虽然一个产品要获得市场的成功,满足这些标准是必要的,但符合这些标准是自愿的。
但是,有些国家给出的是规范,而不是标准,因此要在这些国家销售产品,符合标准是强制性的。有些规范不仅规定了标准,还赋予当局罚没不符合产品的权力。
应用范围笔记本电脑、GPS、ADSL和移动电话等3C产品都会因高频电磁波干扰产生杂讯,影响通讯品质。另若人体长期暴露于强力电磁场下,则可能易患癌症病变。因此防电磁干扰已是必备而且势在必行的制程。
导电漆EMI导电漆喷涂技术具有高导电性、高电磁屏蔽效率、喷涂 *** 作简单(同表面喷漆 *** 作一样只须要在塑胶外壳内喷上薄薄一层导电漆)等特点,广泛应用于通讯制品(移动电话)、电脑(笔记本)、便携式电子产品、消费电子、网络硬件(服务器等)、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备的EMI屏蔽。适用于各种塑胶制品的屏蔽(PC、PC+ABS、ABS等)。喷涂导电漆解决了因做金属屏蔽罩受空间限制、 *** 作、成本压力的限制,因其导电漆喷涂 *** 作极其简单,做到了塑胶金属化,而受到越来越多的关注及推广。逐渐取代了以往贴锡箔、铜纸、做金属屏蔽罩的工艺。
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电动汽车主要由电池提供动力。但是当车辆加速时,由于瞬时电流的快速增加,瞬时电压变得很小,会影响车辆的动态性能。车内的逆变器可以增加电池的供电能力,将电压提升到正常水平,有效提升新能源汽车的加速功能,提升车辆的动力性能。但在逆变器正常运行时,由于开关管的高速开关动作,会产生较大的电压和电流变化率,造成严重的电磁干扰。对于电动汽车电磁干扰的抑制,设计前期可以采取的抑制措施很多,后期可以采取的抑制方法可能会受到很多条件的限制。另外,如果在新能源汽车设计初期就考虑车内电子设备之间的电磁兼容性,成本会更低。

无论电气设备或汽车系统有多复杂,电磁干扰的产生都包括三个基本要素,干扰源、传输路径和敏感设备。换句话说,这三个基本要素是电磁干扰的必要组成部分。没有它们,就不会发生电磁干扰。为了抑制电磁干扰,人们试图去除这三种元素中的一种。在实际工作中,只需要抑制其中一个就能有效解决电磁干扰问题。目前,国内外对传导电磁干扰的抑制进行了大量的分析和研究。主要有两种抑制方法,一是屏蔽和限制干扰源的发射强度;二是通过研究电磁干扰的传播路径,阻断电磁干扰的传播路径。

屏蔽干扰源

汽车电气设计非常重要。对于汽车电子控制器电路板来说,是影响整个汽车运行的关键部件。对于电器瞬时高电压产生的磁场,为了抑制其干扰或屏蔽干扰源,可以增加金属丝网、金属罩或金属罩等措施来抑制电磁干扰的产生。

添加无源电磁干扰滤波器

在汽车系统中添加滤波器的目的是阻断电磁干扰的传播路径,从而抑制传导的电磁干扰。但如果只增加滤波器,很大程度上是由于负载端阻抗不匹配,会造成更严重的反射损耗;也有可能滤波器的参数和结构是固定的,在实际工作过程中会受到不断变化的工作环境的影响,抑制效果会减弱,寄生参数对电路的影响也会减弱。因此,无源电磁干扰滤波器的安装从根本上避免了上述传统滤波器的缺点,对传导电磁干扰具有良好的抑制效果。可以看到,如果有电磁干扰信号,监测点会完成信号的检测过程,在补偿点完成对检测信号的等反向叠加电压补偿,从而抑制电磁干扰的产生和传播。

电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。


电磁波会与电子元件作用,产生干扰现象,称为EMI(Electromagnetic Interference)。例如,TV荧光屏上常见的“雪花”,便表示接受到的讯号被干扰。


屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。

具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

(1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。

(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。

(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。


许多人不了解电磁屏蔽的原理,认为只要用金属做一个箱子,然后将箱子接地,就能够起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。因为,电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。

真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素:一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。

屏蔽体上有很多导电不连续点,最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏,如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。

解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电d性材料,消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种d性导电填充材料就是电磁密封衬垫。

在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器,似乎只有当用导电d性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。

当波长远大于开口尺寸时,并不会产生明显的泄漏。

电磁屏蔽的机理。

a、当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射。

这种反射不要求屏蔽材料必须有一定的厚度,只要求交界面上的不连续;

b、未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减。也就是所谓的吸收;

c、在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的另一表面时,遇到金属-空气阻抗不连续的交界面,会形成再次反射,并重新返回屏蔽体内。

这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。总之,电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。


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