電磁兼容(EMC)常見(jiàn)的29個問(wèn)題解答
2023-03-13
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1、爲什麽要對産品做電磁兼容設計(jì)?

答:滿足産品功能要求、減少調試時間,使産品滿足電磁兼容标準的要求,使産品不會對系統中的其它設備産生(shēng)電磁幹擾。

 

2、對産品做電磁兼容設計(jì)可(kě)以從(cóng)哪幾個方面進行?

答:電路(lù)設計(jì)(包括器件(jiàn)選擇)、軟件(jiàn)設計(jì)、線路(lù)闆設計(jì)、屏蔽結構設計(jì)、信号線/電源線濾波設計(jì)、電路(lù)接地方式設計(jì)。

 

3、在電磁兼容領域,爲什麽總是用分(fēn)貝(dB)的單位描述?10mV是多少dBmV?

答:因爲要描述的幅度和頻率範圍都(dōu)很寬,在圖形上用對數坐(zuò)标更容易表示,而dB就(jiù)是用對數表示時的單位,10mV是20dBmV。

 

4、爲什麽頻譜分(fēn)析儀不能觀測靜(jìng)電放(fàng)電等瞬态幹擾?

答:因爲頻譜分(fēn)析儀是一種窄帶掃頻接收機(jī),它在某一時刻僅接收某個頻率範圍内的能量。而靜(jìng)電放(fàng)電等瞬态幹擾是一種脈沖幹擾,其頻譜範圍很寬,但(dàn)時間很短(duǎn),因而頻譜分(fēn)析儀在瞬态幹擾發生(shēng)時隻能觀察到其總能量的一小部分(fēn),不能反映實際的幹擾情況。

 

5、在現場診斷電磁幹擾問(wèn)題時,往往需要使用近場探頭和頻譜分(fēn)析儀,怎樣用同軸電纜制作(zuò)一個簡易的近場探頭?

答:将同軸電纜的外層(屏蔽層)剝開,使芯線暴露出來(lái),将芯線繞成一個直徑1~2厘米的小環(1~3匝),焊接在外層上。

 

6、一台設備,原來(lái)的電磁輻射發射強度是300mV/m,加上屏蔽機(jī)箱後,輻射發射降爲3mV/m,那麽這個機(jī)箱的屏蔽效能是多少dB?

答:這個機(jī)箱的屏蔽效能應爲40dB。

 

7、設計(jì)屏蔽機(jī)箱時,應根據哪些因素選擇屏蔽材料?

答:從(cóng)電磁屏蔽的角度而言,主要考慮所屏蔽的電場波的種類。對于電場波、平面波或頻率較高的磁場波,一般金屬都(dōu)可(kě)以滿足要求。對于低頻磁場波,要使用導磁率較高的材料。

 

8、機(jī)箱的屏蔽效能除了受屏蔽材料影(yǐng)響以外,還(hái)受哪些因素影(yǐng)響?

答:受兩個因素影(yǐng)響,一是機(jī)箱上的導電不連續點,例如(rú)孔洞、縫隙等;另一個是穿過屏蔽箱的導線,如(rú)信号電纜、電源線等。

 

9、屏蔽磁場輻射源時要注意哪些問(wèn)題?

答:由于磁場波的波阻抗很低,因此反射損耗很小,主要靠吸收損耗達到屏蔽目的,因而要選擇導磁率較高的屏蔽材料。另外,在做結構設計(jì)時,要使屏蔽層盡量遠(yuǎn)離(lí)輻射源(以增加反射損耗),盡量避免使孔洞、縫隙等靠近輻射源。

 

10、在設計(jì)屏蔽結構時,有一個原則是:盡量使機(jī)箱内的電纜遠(yuǎn)離(lí)縫隙和孔洞。這是爲什麽?

答:由于電纜近旁總是存在磁場,而磁場很容易從(cóng)孔洞洩漏(與磁場的頻率無關),因此當電纜距離(lí)縫隙和孔洞很近時,就(jiù)會發生(shēng)磁場洩漏,降低總體(tǐ)屏蔽效能。

 

11、測量人(rén)體(tǐ)的生(shēng)物磁信息是一種新的醫療診斷方法,這種生(shēng)物磁的測量必須在磁場屏蔽室中進行,這個屏蔽室必須能屏蔽從(cóng)靜(jìng)磁場到1GHz的交變電磁場。我應該怎樣設計(jì)這個屏蔽室呢(ne)?

答:首先要考慮屏蔽材料的選擇問(wèn)題。由于要屏蔽頻率很低的磁場,因此要使用高導磁率的材料,比如(rú)坡莫合金。坡莫合金經過加工(gōng)後,導磁率會降低,必須進行熱(rè)處理(lǐ)。因此,屏蔽室要做成拼裝式,由闆材拼裝而成。事(shì)先将各塊闆材按照(zhào)設計(jì)加工(gōng)好,然後進行熱(rè)處理(lǐ),運輸到現場,小心地安裝。每塊闆材的結合處要重疊起來(lái),以便形成連續的磁通路(lù)。這樣構成的屏蔽室對低頻磁場有較好的屏蔽效能,但(dàn)縫隙會産生(shēng)高頻洩漏。爲了彌補這個不足,需在坡莫合金屏蔽室的外層用鋁闆焊接成第二層屏蔽,從(cóng)而屏蔽高頻電磁場。

 

12、什麽是截止波導闆(蜂窩闆)?需要在什麽樣的場合下使用它?使用時要注意哪些問(wèn)題?

答:截止波導闆是由許多截止波導管組成的陣列闆,用于需要較高屏蔽效能和通風(fēng)量的場合,使用時要注意蜂窩闆與機(jī)箱之間要使用電磁密封襯墊安裝,或焊接起來(lái)。

 

13、有一台塑料機(jī)殼的設備,電磁輻射超标,爲了使其滿足電磁兼容标準的要求,開發人(rén)員(yuán)在機(jī)殼内部用導電漆噴塗,結果并沒有明顯改善。請(qǐng)分(fēn)析可(kě)能會是什麽原因?

答:可(kě)能原來(lái)的塑料機(jī)箱上孔洞過多、過大(dà),産生(shēng)過于嚴重的洩漏,也可(kě)能是縫隙不嚴(可(kě)能是接觸不緊,也可(kě)能是在結合處沒有噴導電漆),産生(shēng)洩漏。另外,原來(lái)機(jī)箱上的電纜(信号線、電源線)往往沒有良好的濾波措施,這些電纜可(kě)能造成機(jī)箱電磁洩漏。

 

14、透明屏蔽窗(chuāng)有哪幾種?使用時要注意什麽問(wèn)題?

答:有兩種,一種是玻璃夾金屬網構成的屏蔽窗(chuāng),另一種是在玻璃上鍍上很薄的金屬膜構成的屏蔽窗(chuāng)。在使用時,要注意金屬網或導電鍍膜一定要與屏蔽機(jī)箱的基本導電件(jiàn)緊密接觸。

 

15、在CRT顯示器的屏幕上使用帶金屬網夾層的屏蔽玻璃時,會有令人(rén)討(tǎo)厭(yàn)的條紋,怎樣減輕這種現象?

答:将絲網的方向旋轉一下,使緯線與顯像管的掃描線之間形成15~20度夾角。

 

16、電磁密封襯墊的兩個關鍵特性是什麽?列出盡可(kě)能多的電磁密封襯墊種類,并說(shuō)明各種産品的适用場合。

答:電磁密封襯墊必須具備的兩個特性是彈性和導電性。常用的電磁密封襯墊種類有:指形簧片、金屬網襯墊、導電橡膠、導電布包裹發泡橡膠、螺旋管等。除了有切向滑動接觸的場合外,應避免使用指形簧片;有環境密封要求時,應使用導電橡膠;其它場合可(kě)使用導電布襯墊,需要屏蔽的頻率不高時,也可(kě)用絲網襯墊;能夠确保不會過量壓縮時,可(kě)使用螺旋管。

 

17、使用電磁密封襯墊時要注意什麽問(wèn)題?

答:面闆的厚度要适當,防止在襯墊的反彈力作(zuò)用下發生(shēng)形變,造成更大(dà)的縫隙。面闆厚度較薄時,緊固螺釘需采用較小的間隔。設置限位結構,防止過量壓縮。選擇适當的金屬材料,減小電化學腐蝕。

 

18、一個屏蔽機(jī)箱上,必須要穿過一根金屬杆,怎樣處理(lǐ)才不會破壞機(jī)箱的屏蔽效能?

答:将金屬杆的周圍通過铍銅簧片與屏蔽基體(tǐ)可(kě)靠地搭接起來(lái)。

 

19、電源線濾波器主要起什麽作(zuò)用?選型時主要考慮哪些參數?使用電源線濾波器時要注意什麽問(wèn)題?

答:電源線濾波器的作(zuò)用是抑制傳導發射電流沿着電源線傳播。選型時要考慮插入損耗(共模和差模)、額定電流、電壓、有效的頻率範圍等參數,使用時要注意安裝方法,必須确保射頻接地良好和輸入輸出隔離(lí),防止濾波過的導線部分(fēn)再次受到污染。

 

20、爲什麽電源線濾波器的高頻濾波特性十分(fēn)重要?

答:如(rú)果高頻濾波特性不好,會導緻設備的輻射發射超标或對脈沖性幹擾敏感。

 

21、進行結構電磁兼容設計(jì)時,有一個原則是:經過濾波的電源線要盡量遠(yuǎn)離(lí)各種信号電纜。這是爲什麽?

答:如(rú)果電源線與信号電纜靠得(de)很近,信号電纜上的高頻信号會耦合到電源線上(特别是已經濾波過的部分(fēn)),造成電源線上的傳導發射超标。

 

22、爲什麽選用電源線濾波器時,不能一味追求體(tǐ)積小巧?

答:濾波器的體(tǐ)積主要由濾波器電路(lù)中的電感器決定,較小的濾波器内必須使用體(tǐ)積較小的電感器,而較小的電感器電感量也可(kě)能較小,會導緻濾波器的低頻濾波性能較差。另外,濾波器的體(tǐ)積減小,必要讓内部器件(jiàn)相(xiàng)互靠得(de)很近,這樣會降低濾波器的高頻性能。

 

23、什麽叫濾波器的插入損耗?用什麽方法測量濾波器的插入損耗可(kě)以得(de)到最保險的結果?

答:由于濾波器接入電路(lù)而産生(shēng)的電流、電壓損耗叫做濾波器的插入損耗,幹擾濾波器應對幹擾頻率的信号有盡量大(dà)的插入損耗。測量濾波器的插入損耗應采用源和負載阻抗的比值爲0.1:100(或反過來(lái))的條件(jiàn)來(lái)測,這時可(kě)以得(de)到最壞條件(jiàn)下的結果,也就(jiù)是最保險的結果。

 

24、一般而言,交流線濾波器可(kě)以用在直流的場合,但(dàn)是直流線濾波器絕對不能用在交流的場合,這是爲什麽?

答:直流線濾波器中使用的旁路(lù)電容是直流電容,用在交流條件(jiàn)下可(kě)能會發生(shēng)過熱(rè)而損壞,如(rú)果直流電容的耐壓較低,還(hái)會被擊穿而損壞。即使沒有發生(shēng)這兩種情況,由于一般直流濾波器中的共模旁路(lù)電容的容量較大(dà),因而用在交流的場合會發生(shēng)過大(dà)的漏電流,違反安全标準的規定。

 

25、信号線濾波器主要起什麽作(zuò)用?從(cóng)安裝方式上講有哪些種類?怎樣确定使用什麽安裝方式的信号線濾波器?

答:減小信号線上不必要的高頻成分(fēn)(主要是共模的),從(cóng)而減小電纜的電磁輻射,或防止電纜作(zuò)爲天線接收空間電磁幹擾,并傳導進機(jī)箱。有線路(lù)闆上安裝和面闆上安裝兩種方式,需要濾波的頻率較低時,使用線路(lù)闆上安裝的結構;需要濾波的頻率較高時,使用面闆上安裝的結構。

 

26、某根信号線上傳輸的信号最高頻率爲30MHz,測量表明,這根導線上有120MHz的共模幹擾電流,用共模輻射公式預測,隻要将這個共模電流抑制30dB,就(jiù)可(kě)以滿足電磁兼容标準的要求,此時需要幾階的低通濾波電路(lù)?

答:按照(zhào)題意,低通濾波器的截止頻率爲30MHz,而在120MHz的插入損耗要大(dà)于30dB。由于N階濾波器的插入損耗增加速率爲每倍頻程6N(dB),30MHz至120MHz爲兩個倍頻程,因此,N階濾波器的截止頻率若在30MHz,則在120MHz時插入損耗爲程12N(dB)。若要使程12N > 30,則可(kě)取N=3,即低通濾波器的階數至少爲3。

 

27、三端電容器爲什麽更适合于幹擾濾波?

答:電磁幹擾的頻率往往很高,因此幹擾濾波器的高頻特性至關重要,三端電容器巧妙地利用一個電極上的兩根引線電感構成了T型低通濾波器,而消除了傳統電容器中引線電感的不良影(yǐng)響,提高了高頻濾波特性,因此三端電容器更适合于幹擾濾波。

 

28、爲什麽說(shuō)穿心電容器是幹擾濾波的理(lǐ)想器件(jiàn)?

答:穿心電容器是一種三端電容器,但(dàn)與普通的三端電容器相(xiàng)比,由于它直接安裝在金屬面闆上,因此它的接地電感更小,幾乎沒有引線電感的影(yǐng)響。另外,它的輸入輸出端被金屬闆隔離(lí),消除了高頻耦合。這兩個特點決定了穿心電容具有接近理(lǐ)想電容的濾波效果。

 

29、電磁幹擾抑制用的磁芯與傳統上用做電感的磁芯有什麽不同?如(rú)果兩者用錯,會發生(shēng)什麽現象?

答:傳統上用做電感磁芯的材料具有很小的損耗,用這種磁芯做成的電感損耗很小。而電磁幹擾抑制用的磁芯損耗很大(dà),用這種磁芯制作(zuò)的電感具有很大(dà)的損耗,其特性更接近電阻。如(rú)果兩者用錯,均達不到預期的目的。如(rú)果将電磁幹擾抑制用的磁芯用在普通電感上,電感的Q值會很低,會使諧振電路(lù)達不到要求,或對需要傳輸的信号損耗過大(dà)。如(rú)果将普通制作(zuò)電感用的磁芯用在電磁幹擾抑制的場合,則由于電感與電路(lù)中的寄生(shēng)電容會發生(shēng)諧振,可(kě)能使某個頻率上的幹擾增強。

 

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