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系統(tǒng)EMC設(shè)計可以按照系統(tǒng)中的位置進行分類，可以分為裝配、線纜、接地、屏蔽、濾波、防雷6個方面。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)從這些方面充分地把EMC設(shè)計思想融入進去，這些方面是EMC設(shè)計的核心。

一、系統(tǒng)EMC設(shè)計與裝配

系統(tǒng)設(shè)備的配線一般分為電源線、信號線、通信線，電源線要與通信信號線分開走線，避免對通信信號線產(chǎn)生干擾。電源線一般從機柜的后視左側(cè)進入機柜，電源經(jīng)防雷、濾波、隔離后給設(shè)備供電，如圖1所示。

圖1

輸入電源線嚴(yán)禁與濾波隔離后的電源線交叉在一起。通信及信號線一般安裝在電源端子排的右側(cè)，從機柜的右側(cè)出線孔出去，輸入電源從機柜的左側(cè)孔進入系統(tǒng)，通信信號與電源在空間上拉開了距離，避免電源線與通信信號線交叉耦合。設(shè)備電源盡量從機柜后視左邊的豎線槽走線，而其他通信信號線從右側(cè)的豎線槽中走線，在空間上拉開距離，避免信號的相互干擾。對防雷的使用原則為在系統(tǒng)入口處安裝，以保護系統(tǒng)設(shè)備。需要注意的是，防雷的接地宜采用較粗的導(dǎo)線（建議為4mm2以上）直接連接至接地銅排上，如圖2所示。

圖2

在進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于設(shè)備的布局，建議將重量大的設(shè)備放置在機柜的下側(cè)，如UPS、工控機等，將一些重量輕的設(shè)備如系統(tǒng)的指示燈、操作旋鈕、顯示器等放置在機柜的上側(cè)。系統(tǒng)的電源端子排建議放置在機柜的后側(cè)下部，電源及信號分布在端子排的兩側(cè)，當(dāng)有多個端子排時，應(yīng)盡量靠下安裝，滿足電磁兼容設(shè)計的要求，另外也方便了配線。

二、系統(tǒng)EMC設(shè)計與線纜

電子設(shè)備中線纜產(chǎn)生的干擾主要是從信號電纜和電源電纜上產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾和空間輻射的輻射干擾兩大類，這兩大類又分為共模干擾和差模干擾兩種。差模傳導(dǎo)干擾是電子設(shè)備內(nèi)噪聲電壓產(chǎn)生的與電源電流或信號電流有相同路徑的干擾電流，如圖3所示。

圖3

減小這種干擾的方法是在電源線和信號線上串聯(lián)電感、并聯(lián)電容，或用電感和電容組成低通濾波器，如圖4所示。

圖4

共模傳導(dǎo)干擾是在設(shè)備內(nèi)噪聲電壓的驅(qū)動下，經(jīng)過設(shè)備與大地之間的寄生電容，在電纜與大地之間形成干擾電流，如圖5所示。

圖5

減小共模干擾的方法是在電源線或信號線中串聯(lián)電感、在導(dǎo)線與地之間并聯(lián)電容器，如圖6所示。共模扼流圈是將電源線的火線和零線（或信號線和回線）沿同方向在鐵氧體磁芯上繞制而成的，它對線間流動的差模電源電流和信號電流阻抗很小，而對兩根導(dǎo)線與地之間流過的共模電流阻抗很大。

圖6

差模輻射噪聲是線纜中的信號電流環(huán)路所產(chǎn)生的輻射。線纜是干擾的發(fā)射天線和接收天線，一般情況下，這種噪聲產(chǎn)生的電場強度與觀測點到電纜的距離成反比，距離越遠，產(chǎn)生的輻射越小；與電流環(huán)路的面積和電流成正比。因此，減小這種輻射的方法是在信號輸入端加低通濾波器阻止噪聲電流流進電纜；使用扁平電纜或屏蔽電纜，在相鄰的導(dǎo)線中傳輸信號電流和回流電流，減小環(huán)路面積。共模輻射是由線纜端口上的共模干擾電壓產(chǎn)生的，減小這種輻射的方法有：通過在線路板上大面積鋪地降低地線阻抗，在電纜的端口處使用共模扼流圈或低通濾波器?？s短電纜的長度和使用屏蔽電纜也能減小輻射。線纜進入屏蔽體主要有三種形式：通過屏蔽連接器進行連接、通過EMI濾波器連接、直接進出機柜。通過屏蔽連接器進行轉(zhuǎn)接的線纜，對系統(tǒng)的屏蔽性能影響很小，在線纜較多時成本較高。線纜通過帶插件EMI濾波器連接，這種方法既可以實現(xiàn)濾波，也可以實現(xiàn)屏蔽，是很好的處理方法。帶插件EMI濾波器是接插件和濾波器的集合，將兩者的優(yōu)點結(jié)合在了一起，防止了電磁泄漏，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，如圖7所示。

圖7

其原理與濾波器的原理相同，如圖8所示，帶插件EMI濾波器由差模電容、共模扼流圈、共模電容組成，對差模干擾與共模干擾都有很好的抑制作用。

圖8

雙絞線在抗干擾性能上比平行導(dǎo)線好得多，雙絞線保證了最小的回路面積，扭絞緊密且相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的絞線對可使電纜在更高頻率時具有較好的抗擾性能。在雙絞線中傳輸差分信號時，干擾在相鄰的兩根線間產(chǎn)生的磁場方向相反，互相抵消，因此具有較好的抗干擾性能。

圖9

三、系統(tǒng)EMC設(shè)計與接地

系統(tǒng)接地是比較重要的，因為所有的干擾最終都要通過接地進行泄放，接地電阻的大小直接影響系統(tǒng)的電磁兼容性能。機柜系統(tǒng)中一般設(shè)備較多，屏蔽機柜的骨架已經(jīng)是一個低阻抗通路，門和骨架之間不需要再連接接地線。各設(shè)備都需要就近接機柜的骨架，最后通過接地銅排接入大地。電源和信號的防護器件不適合放置在距離接地匯流排相對較遠的位置，一般建議在接地匯流排上面緊接著布置電源和信號的防護器件，將它們的接地線直接接在匯流排上，如圖10所示。

圖10

四、系統(tǒng)EMC設(shè)計與屏蔽

屏蔽設(shè)計的基本原則如下：（1）屏蔽體結(jié)構(gòu)簡潔，盡可能減少不必要的孔洞，盡可能不要增加額外的縫隙。屏蔽的作用是減少系統(tǒng)的縫隙，減小電磁泄漏。（2）避免開細長孔，通風(fēng)孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱是矛盾的，散熱盡可能開小孔，多個孔陣列排放，避免開大孔。（3）屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能最主要的因素，相對而言，材料本身屏蔽性能的影響是很小的，在設(shè)計時需要對電連續(xù)性予以特別關(guān)注。（4）需要特別重視線纜的處理，線纜是需要通過設(shè)備外殼進入到系統(tǒng)內(nèi)部的，線纜的處理比屏蔽本身更重要。在系統(tǒng)EMC設(shè)計中，屏蔽主要分為模塊屏蔽、機箱屏蔽、機柜屏蔽。（1）模塊屏蔽。模塊屏蔽是將系統(tǒng)中抗干擾能力差、容易受干擾、輻射大的單元或模塊進行屏蔽，安裝在屏蔽盒中，如電源模塊、控制MCU模塊等。模塊屏蔽可以減小模塊之間的干擾，比較容易實現(xiàn)，在大多數(shù)的產(chǎn)品中都得到了應(yīng)用。（2）機箱屏蔽。機箱屏蔽是通過屏蔽材料對單板組成的單元進行屏蔽，用得比較多的是指形簧片，用來處理機箱的縫隙。線纜也可以采用屏蔽的連接器，以使機箱屏蔽的效果更好。（3）機柜屏蔽。機柜屏蔽是對系統(tǒng)機柜進行屏蔽，對機柜的縫隙進行處理，系統(tǒng)線纜是影響屏蔽的主要方面，只有做好接口位置的屏蔽接地與濾波，才能達到較好的效果。通常結(jié)合產(chǎn)品的布局、類型選擇屏蔽的方法，一般采用綜合的方法，對核心控制器件進行模塊屏蔽，對內(nèi)部控制處理單元進行機箱屏蔽，對系統(tǒng)整體進行機柜屏蔽。系統(tǒng)的EMC設(shè)計屏蔽主要涉及縫隙、孔洞的處理。（1）縫隙的屏蔽?？p隙一般采用簧片、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電泡棉進行處理，如圖11所示。簧片一般為條狀的金屬帶，俗稱指形或梳形簧片，很常用，在屏蔽機箱中經(jīng)常會看到其身影。

圖11

（2）孔洞的屏蔽?？锥吹钠帘瓮ǔ２捎脤?dǎo)電泡棉進行處理，一般孔洞是用來進出電纜的，泡棉有一定的柔軟性，可以改變形狀，使得孔洞變得更小，能起到較好的效果。如圖12所示，機柜引線孔的處理，導(dǎo)電泡棉使孔縫變得更小。

圖12

五、系統(tǒng)EMC設(shè)計與濾波輸入

電源安裝電源濾波器，將大大減小系統(tǒng)通過電源線向電網(wǎng)傳導(dǎo)的干擾；信號線及通信線安裝濾波器，可以提高信號的質(zhì)量，降低通信的誤碼率，保證信號及數(shù)據(jù)的正確性。濾波器的使用主要是安裝問題，濾波器一般用金屬外殼進行屏蔽，最好安裝在屏蔽體上，一個面和屏蔽體可靠接觸，輸入/輸出線嚴(yán)禁交叉，必須在兩側(cè)，防止信號的串?dāng)_和耦合。濾波器一般安裝在系統(tǒng)入口處，如圖13所示，濾波器的外殼緊緊固定在設(shè)備機殼上，保證可靠接地，輸入/輸出線在空間上拉開一定的距離，避免濾波前后導(dǎo)線的互相干擾。另外，應(yīng)避免濾波前后電源混合使用，否則將大大降低濾波器的效果，最好系統(tǒng)的輸入/輸出線在系統(tǒng)的入口處都進行濾波，才能整體上提高系統(tǒng)的電磁兼容性能。

圖13

六、系統(tǒng)EMC設(shè)計與防雷

1.雷電電磁脈沖侵入系統(tǒng)設(shè)備的途徑（1）電磁感應(yīng)。雷電直擊在有電子設(shè)備的建筑物及其附近的構(gòu)筑物、地面突出物或大地上時，雷電電磁脈沖將在電子系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生過電壓和過電流。（2）與電子系統(tǒng)設(shè)備相連的信號傳輸線路上遭受直接雷擊時產(chǎn)生的電磁脈沖，或與電子系統(tǒng)設(shè)備相連的信號傳輸線路附近遭受直接雷擊時感應(yīng)在電子傳輸線上的電磁脈沖，經(jīng)線路傳導(dǎo)侵入電子系統(tǒng)內(nèi)形成過電壓和過電流。（3）向電子設(shè)備供電的電源系統(tǒng)上遭受直接雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖，或電源饋線附近遭受直接雷擊時感應(yīng)在電源線上的雷電電磁脈沖，經(jīng)電源饋線傳導(dǎo)，在電子系統(tǒng)電源設(shè)備上產(chǎn)生過電壓和過電流。（4）雷擊電子設(shè)備場地建筑物的避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）時，雷電流沿避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）引下線進入接地裝置引起地電位升高，這時，在電子系統(tǒng)接地導(dǎo)體和其他導(dǎo)體間產(chǎn)生反擊雷過電壓。2.雷電電磁脈沖防護的原則（1）電子設(shè)備本身應(yīng)當(dāng)有符合規(guī)定的抗過電壓和過電流的性能，設(shè)在有雷電活動地區(qū)的電子設(shè)備應(yīng)采取雷電電磁脈沖安全防護措施。（2）電子設(shè)備雷電電磁脈沖安全防護應(yīng)當(dāng)采取等電位連接、屏蔽、共用接地、合理布線、改善電子設(shè)備環(huán)境條件和設(shè)置防雷保安器等措施，進行綜合防護。電子設(shè)備雷電電磁脈沖安全防護應(yīng)首先按設(shè)備所處地區(qū)的雷電活動分區(qū)、放置的不同位置和系統(tǒng)對雷電電磁脈沖的抗擾度，設(shè)置不同的防雷保安器或防雷變壓器等防雷設(shè)備，實行分級防護。系統(tǒng)在進行雷電防護設(shè)計時，需要對保護的設(shè)備安裝防雷保安器，一般是在防護信號電路的兩端各安裝防雷保安器，起到對兩端設(shè)備的保護作用，使用電源防雷保安器時，電源防雷保安器一般并在電源線上，沒有輸入、輸出側(cè)之分，但對于信號防雷保安器來說是不一樣的，通常分“IN”、“OUT”，“IN”為雷電防護測試側(cè)，“OUT”為設(shè)備保護側(cè)。在進行測試時要特別注意，尤其是在認證時，接線錯誤將導(dǎo)致防雷保安器失效，致使測試失敗。