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順利通過EMC試驗的思路

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-01-08 23:18

順利通過EMC試驗的思路

順利通過EMC試驗的思路

 

前面我們說過,導(dǎo)致一個電磁兼容問題需要三個因素,這就是騷擾源、敏感源和耦合路徑。解決電磁兼容問題就是把這三個因素搞清楚,然后消除其中的一個。

對于EMC試驗,也是從這三個方面來分析。搞清楚這三個因素的特性,才能夠采取有效的措施。

對于敏感性試驗,騷擾源就是我們向設(shè)備注入騷擾的裝置。輻射敏感性試驗的騷擾源是發(fā)射天線,傳導(dǎo)敏感性試驗的騷擾源是注入卡鉗(磁場注入)、電容耦合夾(電場注入)或者耦合變壓器。

敏感源當(dāng)然就是受試設(shè)備。

耦合路徑包括電磁波輻射、近場耦合(電場耦合、磁場耦合)、傳導(dǎo)耦合等。

發(fā)射試驗時,騷擾源是受試設(shè)備。

敏感源是頻譜分析儀、EMI接收機。

耦合路徑是電磁波輻射(接收天線),傳導(dǎo)(LISN)。

在敏感性試驗中,為了通過試驗,騷擾源是不能改變的,能控制的只能是敏感源和耦合路徑。例如,提高設(shè)備電路的抗擾性,切斷騷擾能量進(jìn)入設(shè)備的路徑等。

在發(fā)射試驗中,為了通過試驗,敏感源是不能改變的,能控制的只能是騷擾源和耦合路徑。也就是,控制設(shè)備電路產(chǎn)生的騷擾發(fā)射,或者切斷這種騷擾傳出設(shè)備的路徑。

順利通過EMC試驗的思路

 

在發(fā)射試驗中,受試設(shè)備就是騷擾源。為了順利通過試驗,我們對騷擾源做一下深入的分析。

我們從電磁兼容的角度,把受試設(shè)備受試設(shè)備中的電路分為騷擾源電路,敏感源電路,二次電源(既是騷擾源,也可能是敏感源)。

從圖中可看出,騷擾源電路主要通過輻射和傳導(dǎo)兩種方式發(fā)射騷擾,敏感源電路雖然自身不產(chǎn)生輻射騷擾,但是他會接收臨近騷擾電路的騷擾,產(chǎn)生二次輻射,從圖中可以看出,他通過所連接的電纜產(chǎn)生輻射。

作為騷擾源電路,既產(chǎn)生傳導(dǎo)發(fā)射,也產(chǎn)生輻射發(fā)射。

實際上,二次電源的直流輸出端也會產(chǎn)生很強的騷擾發(fā)射,這些騷擾會通過直流電源線進(jìn)入騷擾電路和敏感電路,借助這些電路產(chǎn)生輻射發(fā)射。

順利通過EMC試驗的思路

 

在敏感性試驗中,受試設(shè)備就是敏感源。為了順利通過試驗,我們對敏感源做一下深入的分析。

我們同樣把受試設(shè)備內(nèi)部的電路分為騷擾源電路、敏感源電路、二次電源這三類。

輻射敏感性試驗時 ,電磁波照射到受試設(shè)備上,在外拖電纜上感應(yīng)出騷擾電壓,這些騷擾電壓沿著電纜進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部電路。電磁波也可以直接對內(nèi)部敏感電路產(chǎn)生影響,具體程度取決于機箱是否有屏蔽效能。

傳導(dǎo)敏感性試驗,要在所有的外拖電纜上注入騷擾,當(dāng)受試電纜與敏感電路連接時,騷擾直接對敏感電路形成影響。當(dāng)受試電纜是騷擾源電路,或者二次電源時,騷擾能量雖然不會對這些電路產(chǎn)生影響,但是會通過內(nèi)部的耦合,間接對敏感電路形成影響。

順利通過EMC試驗的思路

基于前面的分析,我們提出兩個電磁兼容設(shè)計的思路。

一個是切斷騷擾傳播的路徑,也就是阻止騷擾能量從騷擾源傳出,或者進(jìn)入敏感源。

另一個是消除騷擾源或者敏感源,也就是,使電路不會產(chǎn)生電磁騷擾,或者產(chǎn)生較小的電磁騷擾。使敏感電路對騷擾不那么敏感,或者敏感性降低。

例如,對于開關(guān)電源產(chǎn)生的很強的騷擾,按照第一個思路,我們可以在電源模塊的輸入輸出線上安裝濾波器,使騷擾不會傳導(dǎo)出來,并將開關(guān)電源屏蔽起來,防止騷擾輻射出來。

也可以按照第二個思路,不采用開關(guān)電源的原理,采用傳統(tǒng)線性電源的原理,消除騷擾源。

切斷騷擾傳播路徑的方法包括圖中所示幾種方法,這種技術(shù)途徑需要的知識較少,實施起來比較容易。軍用設(shè)備通過屏蔽、濾波、電纜屏蔽等方法一般可以滿足GJB151的要求。

后面,我們會介紹屏蔽和濾波相關(guān)的知識,掌握了這些知識,就可以使設(shè)備順利通過試驗。

順利通過EMC試驗的思路

雖然包容的方法可以滿足電磁兼容設(shè)計的要求。但是,有些有些場合,并不容易做好屏蔽,這不僅是由于很多商業(yè)設(shè)備使用塑料機箱,即使軍用設(shè)備,由于追求良好的人機界面,面板上會有很多操作、顯示部件,甚至?xí)杏|摸屏,這都限制了機箱的屏蔽效能。

因此,我們從根本上消除騷擾源和敏感源顯得越來越重要。

實際上,我們只能減小騷擾源的騷擾強度,或者降低敏感源的敏感性,不能徹底消除他們。

消除騷擾源或者敏感源需要對騷擾產(chǎn)生機理和對騷擾敏感的機理十分清楚,然后從根本上消除騷擾源和敏感源。這通常需要較多的知識。例如,數(shù)字電路產(chǎn)生電磁輻射的一個主要原因是輸出狀態(tài)變化時電源線上的電流劇變,我們采用一個解耦電容緩解這種電流劇變,就減小了電磁輻射。

圖中列出了一些改善騷擾源和敏感源的技術(shù)措施。

通常僅僅依靠消除騷擾源和敏感源的技術(shù)途徑不能滿足電磁兼容試驗的要求。

 

順利通過EMC試驗的思路

對于軍用設(shè)備的設(shè)計師,往往更加青睞包容法。

因為,軍用設(shè)備中往往會采用一些性能先進(jìn)的商品化功能模塊,無法對其電磁兼容性進(jìn)行改進(jìn),這些模塊的騷擾特性和敏感特性是不能改變的。而軍用設(shè)備,往往具有金屬機箱,這為屏蔽提供了先天有利條件。

圖中給出了包容法中切斷電磁騷擾傳播路徑的幾個措施。

其實很簡單,從騷擾傳播的路徑上看,騷擾傳出騷擾源無非就是通過電磁輻射、電源線傳導(dǎo)、信號傳導(dǎo)這三種方式。因此,只要做好機箱屏蔽、電源線濾波、信號線濾波或者屏蔽等幾個措施,電磁騷擾就無法從騷擾源傳播出來,外部的騷擾也無法進(jìn)入電路內(nèi)部。

這里的三個核心技術(shù)是,機箱的電磁屏蔽,電源線濾波,信號電纜的屏蔽或者濾波。

圖中,電源線上畫出了兩個濾波器,這是因為這兩種濾波器的差異性很大,通常分別安裝。

圖中所示的這些技術(shù)措施對于騷擾都是雙方向阻斷的,因此,既能夠滿足騷擾發(fā)射控制的要求,也能夠滿足騷擾抗擾性的要求。

 

順利通過EMC試驗的思路

 

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來源:楊繼深

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