電子產(chǎn)品電磁兼容與防護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

林雪

摘要：在電子產(chǎn)品問世初期的時(shí)候，人們就發(fā)現(xiàn)各種電子電器設(shè)備之間存在電磁干擾現(xiàn)象，并引起了業(yè)內(nèi)人士廣泛的關(guān)注。外國有學(xué)者成立了專門的研究小組對其進(jìn)行探究，并最早于十九世紀(jì)八十年代發(fā)表了“電磁干擾”的相關(guān)文獻(xiàn)，對電磁干擾性進(jìn)行研究，討論電磁兼容性的發(fā)展方式。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，城市化率越來越高，各種輻射源的快速增長，預(yù)計(jì)在未來20-50年內(nèi)，各種電磁環(huán)境所產(chǎn)生的電磁干擾能量密度將由30倍增加到700倍，甚至有可能的達(dá)到1000倍。因此，怎樣在如此復(fù)雜的電磁環(huán)境里面，正確處理各種電子電器設(shè)備之間正常運(yùn)行與復(fù)雜電磁環(huán)境關(guān)系，確保各個(gè)電子電器設(shè)備之間獨(dú)立運(yùn)行成為現(xiàn)如今迫切需要解決的技術(shù)性問題。本文對電子產(chǎn)品電磁兼容與防護(hù)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：電磁兼容;電磁干擾;防護(hù)技術(shù)

引言：隨著我國現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，電子電器等產(chǎn)品已經(jīng)大范圍普及，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但電子電器設(shè)備普及之后，存在于日常環(huán)境中的電磁量就會(huì)加大，其可能發(fā)生一定程度的相互干擾，影響電子產(chǎn)品的正常使用，如何減輕電磁環(huán)境的影響就成了我們發(fā)展中必須解決的問題。本文通過總結(jié)近年來本人實(shí)際工作中涉及的電子產(chǎn)品電磁兼容性研究分析實(shí)際案例進(jìn)行分析，并提出一些防護(hù)技術(shù)加以討論。

1電磁兼容的概念和發(fā)展

1.1電磁兼容的定義

“電磁兼容”指的是電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)在各自的電磁環(huán)境中能正常工作，同時(shí)不會(huì)對其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾的一種和諧共存狀態(tài)，這對電子產(chǎn)品的使用和發(fā)展來說極其關(guān)鍵。由于電子產(chǎn)品的電磁干擾現(xiàn)象普遍存在，為了使多種電子電器設(shè)備能夠在同一個(gè)工作環(huán)境下運(yùn)行，那么就要探究一種能夠讓電子設(shè)備互相之間運(yùn)行不受干擾的工作狀態(tài)，這就是電磁兼容的來由。隨著電子設(shè)備的種類越來越豐富，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得愈發(fā)復(fù)雜，所以處理各類新型設(shè)備的干擾時(shí)就變得越來越困難，很難找到那種平衡兼容的狀態(tài)。因此，可以從降低各電子產(chǎn)品的電磁干擾入手，進(jìn)行電磁兼容控制。這個(gè)工作是將產(chǎn)品中的每個(gè)單位分系統(tǒng)中發(fā)射的電磁脈沖量控制在一個(gè)區(qū)間內(nèi)，并且具有一定的抗干擾性，這樣一來結(jié)合傳統(tǒng)的兼容控制手段，實(shí)現(xiàn)了里外結(jié)合。所以新型電子產(chǎn)品的制作規(guī)范很明確，那就是必須把極強(qiáng)的抗干擾能力作為制作基礎(chǔ)，這樣才能保證電磁兼容性;除此之外，還要對設(shè)備的發(fā)射參數(shù)進(jìn)行合理配置，不能產(chǎn)生較大的干擾。

1.2電磁兼容的發(fā)展

近年來，我國的電磁兼容研究發(fā)展十分穩(wěn)定迅速，也制定了國家級及行業(yè)級的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時(shí)隨著我國在各高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，為了保障航天和軍事等方面電磁技術(shù)的平穩(wěn)使用，電磁兼容技術(shù)開始被高度重視，積極學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)并大力引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，旨在保障電磁兼容研究的快速有效。

2常見電磁干擾源和特性

明確電磁干擾的原理和其常見的類型，這些是進(jìn)行電磁兼容性研究工作的前提，這樣才能深入探索出對策，讓電磁兼容工作得到強(qiáng)有力的技術(shù)支持和保障。

2.1干擾源的常見種類

干擾源的常見種類分為自然和人為的兩種。在長期進(jìn)行和定期討論的研究工作中，我們總結(jié)出電磁干擾的兩大類型：自然干擾源。比如雨天的閃電就是強(qiáng)大的電磁干擾源，電荷經(jīng)常能夠高達(dá)十萬伏特，形成了強(qiáng)大的電磁場。而一般閃電形成時(shí)，往往不能預(yù)估其威力，其對于電子設(shè)備的干擾程度也就無法預(yù)料，比如有時(shí)會(huì)影響手機(jī)的正常通話功能，有時(shí)卻會(huì)直接讓手機(jī)硬件直接報(bào)廢，后果十分嚴(yán)重。人為干擾源。人為干擾的方式往往比自然方式影響更加嚴(yán)重，其強(qiáng)度經(jīng)常會(huì)超標(biāo)。因?yàn)槿藗兩习嗌蠈W(xué)都是在集體環(huán)境中，只要有人使用手機(jī)電腦，就會(huì)產(chǎn)生電磁場，而人數(shù)多起來之后其各自的電子設(shè)備電路中交變電流流動(dòng)，以輻射的方式向四周擴(kuò)散輻射影響附近的其他店設(shè)備，并且會(huì)陷入惡性循環(huán)。除此之外，設(shè)備運(yùn)行要不斷消耗電量，而在這一過程中會(huì)讓電路中的電流出現(xiàn)瞬態(tài)過程產(chǎn)生的干擾極易影響周圍電子設(shè)備的功能。

2.2干擾源的特性

我們在這里還是以分析人為干擾源為主，其一般分為以下幾種情況。第一種，連續(xù)干擾源。我們常用的家庭電器就大部分屬于電磁干擾源，比如加熱食物用的微波爐，蒸煮加熱食物的過程中會(huì)產(chǎn)生規(guī)律性的高頻振蕩，近似于諧波干擾，其頻譜為窄帶并且分布在基本振蕩頻率附近。第二種是脈沖干擾源。脈沖干擾源產(chǎn)生單脈沖或脈沖串形式的電磁干擾，脈沖的波形、寬度和重復(fù)頻率都是隨機(jī)的，其干擾特性由脈沖的波形和重復(fù)頻率決定。另外電子設(shè)備中的各元器件互相之間進(jìn)行接觸也會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾，這需要在生產(chǎn)時(shí)就注意，使電子設(shè)備的組合結(jié)構(gòu)盡量避免干擾，保證成品的完工質(zhì)量。

3防護(hù)方法與技術(shù)

處理電磁干擾問題可以從其誘因環(huán)節(jié)出發(fā)，以期消除不必要的干擾。這里找到電磁干擾的源頭，即從電子設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)開始處理，國內(nèi)外的各大生產(chǎn)企業(yè)也都察覺到了這一點(diǎn)。一開始在組裝設(shè)備時(shí)就將電磁干擾現(xiàn)象多加測試，保證成品的電磁兼容設(shè)計(jì)達(dá)到合理的程度，這樣就減少了后期成品出現(xiàn)異常返廠維修的現(xiàn)象，間接節(jié)省了資源和精力，屬于電子行業(yè)長期發(fā)展的必要手段。而我們的研究工作也要抓住這一優(yōu)勢，從電磁干擾源處控制其電磁發(fā)射，除此之外，還可以在不影響電子產(chǎn)品正常功能發(fā)揮的前提下，適當(dāng)?shù)貙⒃O(shè)備各工作結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離，直接有效地降低干擾，提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對噪聲的敏感度，切斷電磁騷擾源和受擾設(shè)備之間的耦合通道。

3.1屏蔽技術(shù)原理

屏蔽技術(shù)主要設(shè)計(jì)借助各類導(dǎo)電材料做成平面設(shè)備接地，以切斷通過空間的靜電耦合，感應(yīng)耦合或交變電磁場耦合形成的電磁噪聲途徑;隔離技術(shù)主要運(yùn)用繼電器，隔離變壓器或光電隔離器件來切斷電磁噪聲以傳導(dǎo)的形式的傳播途徑，其特點(diǎn)是將兩部分電路的地線系統(tǒng)分隔開來，讓這兩部分電路不能通過產(chǎn)生阻抗從而進(jìn)行耦合。在測試小米手持式吸塵器檢測時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品空間輻射發(fā)射測試過程中，手持式吸塵器運(yùn)行產(chǎn)品電機(jī)散發(fā)能量過大，導(dǎo)致吸塵器放電過程空間輻射RadiationEmission測試不通過，這里主要涉及了屏蔽技術(shù)和抑制吸收電機(jī)能量部分的問題，所以建議客戶使用定子和轉(zhuǎn)子空間緊湊型電機(jī)，以減少電機(jī)摩擦產(chǎn)生的火花，造成溢出空間輻射能量，減少測試天線接收到的能量干擾，與此同時(shí)，在電機(jī)殼上面包裹導(dǎo)電泡棉和電機(jī)殼緊密接觸，測試電機(jī)兩端增加一對104電容，吸收屏蔽能量，能夠使得測試通過，達(dá)到進(jìn)出口規(guī)范的要求。

3.2設(shè)備接地

在電路系統(tǒng)中，將設(shè)備接地是最常見的辦法，讓設(shè)備的安全性直接得到保障，避免設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾同樣也可以采取這一措施。除了正常的作為電路運(yùn)行的通路之外，在電路的個(gè)別區(qū)域進(jìn)行接地還能幫助各級電路之間進(jìn)行信號傳輸，對局部電路進(jìn)行電量供應(yīng)。而且電子設(shè)備需要的功能越多，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越復(fù)雜，連帶的接地系統(tǒng)架構(gòu)也就更加關(guān)鍵，需要精密專業(yè)的設(shè)計(jì)。目前常見的電子電器設(shè)備系統(tǒng)、分系統(tǒng)及設(shè)備間的信號傳輸均采用雙線或雙絞線。在某系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程中，客戶使用雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，在靜電空氣放電時(shí)，由于電荷的累積以及沒有放電回路，使得數(shù)據(jù)容易產(chǎn)生丟失現(xiàn)象，在此時(shí)使用加屏蔽層的雙絞線，就近接地使得有放電回路且不產(chǎn)生靜電電荷累積，就可以減少乃至消除數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象，達(dá)到高效傳輸數(shù)據(jù)的能力。

3.3濾波技術(shù)

濾波（Wavefiltering）是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施，是抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法。其基本原理就是利用電路的頻率特性實(shí)現(xiàn)對信號中頻率成分的選擇來實(shí)現(xiàn)信號濾波。以蘇泊爾某制湯機(jī)為例，在傳導(dǎo)測試過程中，制湯機(jī)在電機(jī)啟動(dòng)加熱時(shí)帶來傳導(dǎo)干擾無法消除的難點(diǎn)，循環(huán)周期不固定，測試取樣時(shí)間點(diǎn)差異，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)受干擾多，這個(gè)時(shí)候需要增加濾波器用以減弱啟動(dòng)瞬間的電機(jī)能量。

3.4磁環(huán)

磁環(huán)是電子電路中常用的抗干擾元件，其阻抗特性隨不同的頻率而變化，一般在低頻時(shí)阻抗很小，而當(dāng)信號頻率升高磁環(huán)表現(xiàn)的阻抗急劇升高。在進(jìn)行美的某型號榨汁機(jī)的騷擾功率測試的時(shí)候，由于電機(jī)自身以及PCB線路板的影響，造成了產(chǎn)品在線輻射騷擾的騷擾功率測試數(shù)值不通過，通過查看電路，在產(chǎn)品內(nèi)部PCB輸如端前面增加了一個(gè)0.5*100mm1/2TS的740420卡扣磁環(huán)，用以達(dá)到抑制吸收線上輻射量的目的，從而使得慢速榨汁機(jī)能夠通過EMI電磁干擾測試。

3.5壓敏電阻

壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件，英文名稱叫“VoltageDe-pendentResistor”簡寫為“VDR”，或者叫做“Varistor”。根據(jù)壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可將壓敏電阻區(qū)分為浪涌抑制型、高功率型和高能型這三種類型。我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕^大多數(shù)壓敏電阻器都屬于浪涌抑制型，所以我們在這里就以雷擊浪涌的整改方法加以說明。我們在進(jìn)行浙江月立II類直發(fā)器（卷發(fā)棒）產(chǎn)品的雷擊浪涌測試的時(shí)候，由于產(chǎn)品沒有地線，所以測試時(shí)候容易造成電荷沖擊過速電壓過大，所以需要在線路板上面增加一個(gè)浪涌抑制型壓敏電阻，利用壓敏電阻的非線性特性，抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態(tài)過電壓電路中出現(xiàn)的異常過電壓，保護(hù)電路免受過電壓的損害。

結(jié)束語

結(jié)合我國社會(huì)的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r來看，電子電器設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人們生活中的方方面面，電磁兼容措施也越來越被行業(yè)內(nèi)外的群體關(guān)注。做到謀發(fā)展，就要盡量消除電磁干擾，從技術(shù)層面大力開展革新，從業(yè)人員要不斷學(xué)習(xí)，豐富知識技能，為電磁行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。不斷開拓創(chuàng)新，研制出新型的檢測方法，對電磁干擾的參數(shù)進(jìn)行限制和規(guī)范，保證電子設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)萬無一失，讓成品電子設(shè)備的兼容性達(dá)到最佳，符合企業(yè)和個(gè)人發(fā)展的需要。

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