在研制帶MCU數(shù)字處理器的電子產(chǎn)品時，如何提高抗干擾能力和電磁兼容" target="_blank">電磁兼容性?

一、下面的一些系統(tǒng)要特別注意抗電磁干擾：

1、微控制器時鐘頻率特別高，總線周期特別快的系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)含有大功率，大電流驅(qū)動電路，如產(chǎn)生火花的繼電器，大電流開關等。

3、含微弱模擬信號電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。

二、為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施：

1、選用頻率低的微控制器：

選用外時鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波，方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度，比基波小，但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源，微控制器產(chǎn)生的最有影響的高頻噪聲大約是時鐘頻率的3倍。

2、減小信號傳輸中的畸變

微控制器主要采用高速CMOS技術制造。信號輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右，輸入電容10PF左右，輸入阻抗相當高，高速CMOS電路的輸出端都有相當?shù)膸лd能力，即相當大的輸出值，將一個門的輸出端通過一段很長線引到輸入阻抗相當高的輸入端，反射問題就很嚴重，它會引起信號畸變，增加系統(tǒng)噪聲。當Tpd>Tr時，就成了一個傳輸線問題，必須考慮信號反射，阻抗匹配等問題。

信號在印制板上的延遲時間與引線的特性阻抗有關，即與印制線路板材料的介電常數(shù)有關?？梢源致缘卣J為，信號在印制板引線的傳輸速度，約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構成的系統(tǒng)中常用邏輯電話元件的Tr(標準延遲時間)為3到18ns之間。

在印制線路板上，信號通過一個7W的電阻和一段25cm長的引線，線上延遲時間大致在4~20ns之間。也就是說，信號在印刷線路上的引線越短越好，最長不宜超過25cm。而且過孔數(shù)目也應盡量少，最好不多于2個。

當信號的上升時間快于信號延遲時間，就要按照快電子學處理。此時要考慮傳輸線的阻抗匹配，對于一塊印刷線路板上的集成塊之間的信號傳輸，要避免出現(xiàn)Td>Trd的情況，印刷線路板越大系統(tǒng)的速度就越不能太快。

用以下結論歸納印刷線路板設計的一個規(guī)則：

信號在印刷板上傳輸，其延遲時間不應大于所用器件的標稱延遲時間。

一、屏蔽

屏蔽是一種有效的電磁干擾抑制措施，旨在減少電磁場對外的穿透或內(nèi)部穿透，從而隔離和衰減輻射干擾。它依據(jù)不同的原理分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三類。

靜電屏蔽專注于消除因分布電容耦合而產(chǎn)生的電磁干擾，通過使用低電阻金屬材料制成的屏蔽體，并將其接地來實現(xiàn)。電磁屏蔽則旨在防止高頻電磁場的干擾，同樣采用低電阻金屬材料，利用金屬對電磁場的吸收和反射特性達到屏蔽效果。而磁屏蔽則是為了防止低頻磁場的干擾，通過采用高導磁、高飽和的磁性材料來吸收或損耗電磁場。

值得注意的是，電磁干擾的影響與距離緊密相關，距干擾源越近，干擾場強越大，影響也越顯著。在電子儀器儀表中，由于電子元件的布置常受限于體積，因此常采用低電阻金屬材料或磁性材料制成封閉體，將防護間距不足的元件或部位進行隔離，以降低靜電或電磁干擾的風險。

二、接地

在電子設備或裝置中，接地是一項重要的技術措施。它主要用于將設備或裝置自身產(chǎn)生的干擾電流，通過接地線引入大地，從而有效抑制傳導干擾。理想的接地體被視為一個零電位、零阻抗的物理存在，它作為各電路中信號電平的參考基準，確保任何不必要的電流經(jīng)過時都不會產(chǎn)生電壓降。

三、濾波

濾波是抑制電磁傳導干擾的重要手段。在電子設備中，敏感部件如電源線、電話線、控制線及信號線等，常常會傳導電磁干擾信號。為了有效抑制這些干擾，通常采用低通濾波器進行濾波。然而，在電磁兼容性設計過程中，我們需要綜合考慮濾波器的多項特性，包括其頻率響應、阻抗特性、額定電壓與電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、工作溫度范圍、可靠性以及尺寸大小等。

四、濾波

濾波作為抑制電磁傳導干擾的關鍵環(huán)節(jié)，在電子設備中發(fā)揮著至關重要的作用。為了確保敏感部件如電源線、電話線、控制線及信號線等免受電磁干擾信號的影響，我們通常會采用低通濾波器進行濾波處理。然而，在電磁兼容性設計的復雜過程中，我們需全面考慮濾波器的多項指標，如頻率響應、阻抗特性等，以確保其能高效地發(fā)揮濾波作用。

電磁干擾，簡而言之，就是由電磁波引發(fā)的各種干擾現(xiàn)象。這些干擾猶如電磁波海洋中的“噪音”，嚴重影響著電子設備的穩(wěn)定運行。

電磁干擾，這一由電磁波引發(fā)的現(xiàn)象，在我們的生活中無處不在。它不僅源于自然現(xiàn)象，如閃電、太陽活動等，還與各種人為活動緊密相關。在電力系統(tǒng)中，變壓器、電機、開關等設備都會不可避免地產(chǎn)生電磁干擾;電子設備方面，計算機、手機、電視等也都會對周圍環(huán)境造成一定的影響。此外，工業(yè)領域的變頻器、電焊機、感應加熱器等設備同樣會產(chǎn)生電磁干擾。

電磁干擾會帶來哪些影響?

電磁干擾對電子設備而言，會產(chǎn)生以下不良影響：

性能下降：設備可能出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、誤動作甚至損壞的情況。

數(shù)據(jù)質(zhì)量受損：數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)錯誤、丟失等問題。

人體健康受威脅：長期處于電磁干擾環(huán)境中，人體健康可能會受到不良影響。

如何降低電磁干擾的影響?

為了有效降低電磁干擾的影響，我們可以采取以下幾種措施：

首先，優(yōu)化電路設計至關重要。通過合理規(guī)劃和布置電路及傳輸線路，可以減少傳導耦合的影響，進而提升電路的抗干擾能力。

采用屏蔽措施：通過使用屏蔽材料，可以有效地降低輻射耦合的干擾，從而阻斷電磁干擾的進一步傳播。

接地：將電磁干擾引入大地，以降低其對設備和系統(tǒng)的影響。

使用濾波器：通過濾波器等設備，有選擇地濾除電磁干擾中的特定頻率成分，從而凈化信號。

風電機組的電磁干擾防護

風電機組作為大型機械電子設備，同樣面臨電磁干擾的威脅。為確保其穩(wěn)定運行，必須采取有效措施提升其抗干擾能力。

風電機組上的電磁干擾源解析

風電機組中，存在多個潛在的電磁干擾源。這些干擾源主要來源于其內(nèi)部的電子設備和工作過程。其中，變流器是一個關鍵組件，它將風力發(fā)電機產(chǎn)生的不穩(wěn)定頻率的交流電轉換為固定頻率的交流電。然而，在IGBT高頻通斷的過程中，會產(chǎn)生大量的電磁干擾。此外，電機在將電能轉換為機械能的過程中，以及發(fā)電機將機械能轉換成電能時，其內(nèi)部電流和電磁場的變化，同樣會產(chǎn)生不可忽視的電磁干擾。這些干擾如果不加以控制，可能會對風電機組的穩(wěn)定運行造成嚴重影響。

風電機組中，哪些設備更易受到電磁干擾的侵襲?

在風電機組中，控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)均屬于核心組件，它們各自承擔著重要的功能。然而，這些系統(tǒng)在運行過程中都面臨著電磁干擾的潛在威脅?？刂葡到y(tǒng)，作為風電機組的大腦，負責整體運行的調(diào)控，其穩(wěn)定性至關重要。監(jiān)測系統(tǒng)則負責實時監(jiān)控機組狀態(tài)，為運維人員提供決策依據(jù)，其準確性同樣不容忽視。而通信系統(tǒng)，作為風電機組與外部世界聯(lián)系的橋梁，其穩(wěn)定性直接影響到機組的信息交互和遠程控制能力。因此，這些系統(tǒng)在電磁環(huán)境復雜的情況下，都可能成為電磁干擾的受害者。

一、電磁兼容的定義

電磁兼容性(EMC)是指設備或系統(tǒng)能夠在其電磁環(huán)境中正常工作，并且不會對其他設備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾。它包含兩個關鍵方面：一是設備在運行過程中產(chǎn)生的電磁干擾必須控制在一定限度內(nèi)，二是設備對環(huán)境中存在的電磁干擾應具備一定的抗擾度，即電磁敏感性。

電磁兼容測試主要涵蓋兩大領域：電磁發(fā)射測試(EMI)和電磁抗擾度測試(EMS)。

EMI，即電磁干擾，指的是在導線上以高頻電流形式，或在空間以電磁場形式傳播的不必要發(fā)射。這些發(fā)射可能對同一環(huán)境中的其他設備造成不良影響，導致其性能下降。而滿足EMI要求則意味著設備泄漏到環(huán)境中的無用電磁發(fā)射必須控制在一定限度內(nèi)，以確保不會干擾到其他設備。

傳導干擾是EMI的一種傳播途徑，它通過導電介質(zhì)如電線和其他電網(wǎng)絡將信號從一個網(wǎng)絡耦合到另一個網(wǎng)絡。在電子設備中，例如印刷電路板上的高頻信號線、集成電路的引腳以及各類接插件等都可能成為傳導干擾的源頭。

另一種EMI的傳播途徑是輻射干擾，它通過空間傳播，干擾源以電磁波的形式將其信號耦合到另一個電網(wǎng)絡。在高速印刷電路板及系統(tǒng)設計中，許多元件可能會表現(xiàn)出天線特性，從而發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

EMS，即電磁敏感度，衡量的是設備對外來電磁干擾的抵抗力。滿足EMS要求意味著設備能夠在環(huán)境中無用電磁發(fā)射超過很高限度的情況下仍能正常工作，展現(xiàn)出其強大的抗電磁干擾能力。

二、電磁兼容測試項目

電磁兼容測試涵蓋了多個關鍵環(huán)節(jié)，旨在全面評估設備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應性與穩(wěn)定性。這些測試不僅關注設備自身產(chǎn)生的電磁干擾是否超出標準范圍，還著重考察設備對外部電磁干擾的抵御能力。通過這些嚴謹?shù)臏y試，我們可以確保設備能夠在復雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，既不會對其他設備造成不良影響，又能有效抵御外界電磁干擾，從而保證性能的穩(wěn)定與可靠。

三、如何提高產(chǎn)品的電磁兼容性

提高產(chǎn)品的電磁兼容性是確保設備在復雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定運行的關鍵。通過深入了解電磁兼容測試項目，我們可以采取有效措施來提升產(chǎn)品的電磁兼容性。這包括優(yōu)化產(chǎn)品設計，加強電磁屏蔽，改善接地系統(tǒng)，以及合理布局電路等。通過這些方法，我們可以顯著提升設備的電磁兼容性，確保其在各種電磁環(huán)境下都能穩(wěn)定、可靠地工作。

1、利用完善的屏蔽體來防止外部輻射干擾進入系統(tǒng)，同時也能阻止系統(tǒng)內(nèi)部的干擾能量向外輻射。屏蔽體應保持其完整性，對于必要的門、縫、通風孔和電纜孔等，需進行妥善處理，并確保屏蔽體可靠接地。

2、設計合理的接地系統(tǒng)，將小信號、大信號和產(chǎn)生干擾的電路分別接地，并盡量減小接地電阻。

3、采用適當?shù)臑V波技術，合理選擇濾波器的通帶，以盡量減小漏電損耗。

4、運用限幅技術，確保限幅電平高于工作電平，并實現(xiàn)雙向限幅。

5、仔細選擇連接電纜和布線方式，必要時可用光纜替代長電纜，以減少電磁干擾。

6、運用平衡差動電路、整形電路、積分電路和選通電路等技術，提升系統(tǒng)的電磁兼容性。

7、合理分配系統(tǒng)頻率。在多主頻信號工作的系統(tǒng)中，應盡量使各信號頻率錯開，甚至避開對方的諧振頻率。

8、對于共用走廊的設備，在條件允許的情況下，應保持較大的間距，以減輕它們之間的相互干擾。