系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)可以按照系統(tǒng)中的位置進(jìn)行分類，可以分為裝配、線纜、接地、屏蔽、濾波、防雷6個(gè)方面。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從這些方面充分地把EMC設(shè)計(jì)思想融入進(jìn)去，這些方面是EMC設(shè)計(jì)的核心。
一、系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)與裝配
系統(tǒng)設(shè)備的配線一般分為電源線、信號(hào)線、通信線，電源線要與通信信號(hào)線分開走線，避免對(duì)通信信號(hào)線產(chǎn)生干擾。
電源線一般從機(jī)柜的后視左側(cè)進(jìn)入機(jī)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(hào)線一般安裝在電源端子排的右側(cè)，從機(jī)柜的右側(cè)出線孔出去，輸入電源從機(jī)柜的左側(cè)孔進(jìn)入系統(tǒng)，通信信號(hào)與電源在空間上拉開了距離，避免電源線與通信信號(hào)線交叉耦合。
設(shè)備電源盡量從機(jī)柜后視左邊的豎線槽走線，而其他通信信號(hào)線從右側(cè)的豎線槽中走線，在空間上拉開距離，避免信號(hào)的相互干擾。
對(duì)防雷的使用原則為在系統(tǒng)入口處安裝，以保護(hù)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(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于設(shè)備的布局，建議將重量大的設(shè)備放置在機(jī)柜的下側(cè)，如UPS、工控機(jī)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(jī)柜的上側(cè)。系統(tǒng)的電源端子排建議放置在機(jī)柜的后側(cè)下部，電源及信號(hào)分布在端子排的兩側(cè)，當(dāng)有多個(gè)端子排時(shí)，應(yīng)盡量靠下安裝，滿足電磁兼容設(shè)計(jì)的要求，另外也方便了配線。
二、系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)與線纜
電子設(shè)備中線纜產(chǎn)生的干擾主要是從信號(hào)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(hào)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(hào)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(dòng)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(hào)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(hào)線和回線）沿同方向在鐵氧體磁芯上繞制而成的，它對(duì)線間流動(dòng)的差模電源電流和信號(hào)電流阻抗很小，而對(duì)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(hào)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(chǎng)強(qiáng)度與觀測(cè)點(diǎn)到電纜的距離成反比，距離越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的輻射越?。慌c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(hào)輸入端加低通濾波器阻止噪聲電流流進(jìn)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(hào)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(zhǎng)度和使用屏蔽電纜也能減小輻射。
線纜進(jìn)入屏蔽體主要有三種形式：通過屏蔽連接器進(jìn)行連接、通過EMI濾波器連接、直接進(jìn)出機(jī)柜。
通過屏蔽連接器進(jìn)行轉(zhuǎn)接的線纜，對(duì)系統(tǒng)的屏蔽性能影響很小，在線纜較多時(shí)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(shí)現(xiàn)濾波，也可以實(shí)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(diǎn)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(duì)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(duì)可使電纜在更高頻率時(shí)具有較好的抗擾性能。在雙絞線中傳輸差分信號(hào)時(shí)，干擾在相鄰的兩根線間產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(jì)與接地
系統(tǒng)接地是比較重要的，因?yàn)樗械母蓴_最終都要通過接地進(jìn)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(jī)柜系統(tǒng)中一般設(shè)備較多，屏蔽機(jī)柜的骨架已經(jīng)是一個(gè)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(jī)柜的骨架，最后通過接地銅排接入大地。
電源和信號(hào)的防護(hù)器件不適合放置在距離接地匯流排相對(duì)較遠(yuǎn)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(hào)的防護(hù)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(jì)與屏蔽屏蔽
設(shè)計(jì)的基本原則如下：
（1）屏蔽體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xì)長(zhǎng)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(gè)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(duì)而言，材料本身屏蔽性能的影響是很小的，在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)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(jìn)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(jì)中，屏蔽主要分為模塊屏蔽、機(jī)箱屏蔽、機(jī)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(jìn)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(shí)現(xiàn)，在大多數(shù)的產(chǎn)品中都得到了應(yīng)用。
（2）機(jī)箱屏蔽。機(jī)箱屏蔽是通過屏蔽材料對(duì)單板組成的單元進(jìn)行屏蔽，用得比較多的是指形簧片，用來處理機(jī)箱的縫隙。線纜也可以采用屏蔽的連接器，以使機(jī)箱屏蔽的效果更好。
（3）機(jī)柜屏蔽。機(jī)柜屏蔽是對(duì)系統(tǒng)機(jī)柜進(jìn)行屏蔽，對(duì)機(jī)柜的縫隙進(jìn)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(dá)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(duì)核心控制器件進(jìn)行模塊屏蔽，對(duì)內(nèi)部控制處理單元進(jìn)行機(jī)箱屏蔽，對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行機(jī)柜屏蔽。
系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)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(jìn)行處理，如圖11所示?；善话銥闂l狀的金屬帶，俗稱指形或梳形簧片，很常用，在屏蔽機(jī)箱中經(jīng)常會(huì)看到其身影。
圖11
（2）孔洞的屏蔽。孔洞的屏蔽通常采用導(dǎo)電泡棉進(jìn)行處理，一般孔洞是用來進(jìn)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(jī)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(jì)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(hào)線及通信線安裝濾波器，可以提高信號(hào)的質(zhì)量，降低通信的誤碼率，保證信號(hào)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(jìn)行屏蔽，最好安裝在屏蔽體上，一個(gè)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(hào)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(jī)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(jìn)行濾波，才能整體上提高系統(tǒng)的電磁兼容性能。
圖13
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(shí)，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(hào)傳輸線路上遭受直接雷擊時(shí)產(chǎn)生的電磁脈沖，或與電子系統(tǒng)設(shè)備相連的信號(hào)傳輸線路附近遭受直接雷擊時(shí)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(shí)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(chǎng)地建筑物的避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）時(shí)，雷電流沿避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)）引下線進(jìn)入接地裝置引起地電位升高，這時(shí)，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(hù)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(dòng)地區(qū)的電子設(shè)備應(yīng)采取雷電電磁脈沖安全防護(hù)措施。
（2）電子設(shè)備雷電電磁脈沖安全防護(hù)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(jìn)行綜合防護(hù)。電子設(shè)備雷電電磁脈沖安全防護(hù)應(yīng)首先按設(shè)備所處地區(qū)的雷電活動(dòng)分區(qū)、放置的不同位置和系統(tǒng)對(duì)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(shí)行分級(jí)防護(hù)。
系統(tǒng)在進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)保護(hù)的設(shè)備安裝防雷保安器，一般是在防護(hù)信號(hào)電路的兩端各安裝防雷保安器，起到對(duì)兩端設(shè)備的保護(hù)作用。
使用電源防雷保安器時(shí)，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(duì)于信號(hào)防雷保安器來說是不一樣的，通常分“IN”、“OUT”，“IN”為雷電防護(hù)測(cè)試側(cè)，“OUT”為設(shè)備保護(hù)側(cè)。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)要特別注意，尤其是在認(rèn)證時(shí)，接線錯(cuò)誤將導(dǎo)致防雷保安器失效，致使測(cè)試失敗。
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