电磁兼容的概念和设计方法及实例介绍

设备的传感器输入电路、前级放大电路和末级放大电路的接地应该只设一个接地点，因为多个接地点会引入共地阻抗的干扰。而这个接地点的位置应当选择在保证地线中的电流流向为从小信号电路流向大信号电路，从而避免大信号电路的地线电流对小信号电路产生干扰。

　　2）屏蔽加强该探测设备的传感器输入电路和前级放大电路电磁屏蔽，并注意屏蔽的完整性和良好的接地措施。

　　电磁屏蔽设计时，一般采用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。屏蔽体的厚度不必过大，应以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。另外要注意屏蔽的完整性，如果屏蔽体不完整，将导致电磁场泄漏。

　　5 电磁兼容的设计方法

　　5.1 对电磁干扰源的设计方法

　　电磁干扰源的种类相当繁多，比如，自然的电磁干扰源包括：地球表面的最大磁场强度为52A/m、平均电场强度为130V/m，雷电的大气干扰，静电的电晕放电和宇宙噪声等等。人为的电磁干扰源包括：含有整流子的直流电机换向时产生的电弧和电流变化、电器开关动作时产生的电弧和电流变化，非线性元器件工作时产生的谐波，高频振荡器和无线电发送设备的电磁辐射，汽车点火系统，医疗用的超声波发生器，生活用的微波炉以及电磁脉冲等等。可以说电磁干扰源无处不在，下面仅讨论与我们相关的主要电磁干扰源。

　　5.1.1 供电电源

　　供电电源，常由于负载的通断过渡过程、半导体元器件的非线性，脉冲设备及雷电的耦合等因素，而成为电磁干扰源。

　　供电电源电磁兼容的设计方法为

　　1）采用交流电源滤波器

　　由于交流电源滤波器是低通滤波器，不妨碍工频电能的通过，而对高频电磁干扰呈高阻态，有较强的抑制能力。使用交流电源滤波器时，应根据其两端阻抗和要求的插入衰减系数选择滤波器的型式。要注意其承受电压和导通电流的能力，屏蔽与机壳要电气接触良好，地线要尽量短、截面足够大，进出线要远离，而且滤波器应尽量靠近供电电源。

　　2）交流电源变压器加静电屏蔽

　　由于电源变压器初、次级间存在分布电容，进入电源变压器初级的高频干扰能通过分布电容耦合到电源变压器的次级。在电源变压器初、次级间增加静电屏蔽后，该屏蔽与绕组间形成新的分布电容。将屏蔽接地，可以将高频干扰通过这一新的分布电容引入地，从而起到抗电磁干扰的作用。静电屏蔽应选择导电性好的材料，且首尾端不可闭合，以免造成短路。

　　3）脉冲电压的吸收

　　对脉冲电压的电磁干扰可以采用压敏电阻、固体放电管或瞬态电压抑制二极管来吸收。当脉冲电压吸收器件承受一个高能量的瞬态过电压脉冲时，其工作阻抗能立即降到很低，允许通过很大的电流，吸收很大的功率，从而将电压箝制在允许的水平内。

　　压敏电阻或固体放电管可应用于直流或交流电路。单向瞬态电压抑制二极管应用于直流电路，而双向瞬态电压抑制二极管应用于交流电路。使用脉冲电压的吸收器件时，应选择其额定电压略高于设备的最大工作电压，以保证无脉冲电压时，吸收器件的功耗最少；当有脉冲电压时，其箝位的电压应低于设备的最高绝缘电压，以保证设备的安全；其通流能力应大于脉冲电压所产生的电流。

　　4）直流电源的电磁兼容措施

　　——整流电路的高频滤波即在整流管上并联小电容（0.01μF）进一步滤掉从变压器进入的高频干扰。

　　——直流退耦即在直流电源和地之间并联2个电容，大电容（10～100μF）滤掉低频干扰，小电容（0.01～0.22μF）滤掉高频干扰。

　　5）电源的其它电磁兼容措施

　　——控制电路和功率电路采用分相供电或采用不同的电源供电；

　　——采用UPS（不间断电源）供电；

　　——采用电源电压监视集成电路。

　　5.1.2 暂态过程

　　暂态过程是由于电路机械触点的分合，负载的通断和电路的快速切换等导致电路电压或电流发生快速变化，而成为电磁干扰源。

　　暂态过程的电磁兼容设计方法为

　　1）电路机械触点的熄火花电路

　　电路机械触点的熄火花电路由电阻（R）和电容（C）串联组成。其原理是用电容转换触点分断时负载电感（L）上的能量，从而避免在触点上产生过电压和电弧造成的电磁干扰，最终由电阻吸收这部分能量。

　　电路参数计算如下：

　　R》2（L/C）1/2 （Ω） （1）

　　C1=4L/R2 （μF） （2）

　　C2=（Im/300）2L （μF） （3）

　　式中：R为电阻（Ω）；

　　L为负载电感（μH）；

Im为负载电感中的最大电流