淺談電源電子設備的電磁兼容

　　摘要：通過全面地論述電子設備的電磁兼容性問題，比較詳細地分析了干擾源、干擾的傳遞途徑，并介紹了有效抑制和防止干擾的各種措施及其原理。
　　關鍵詞：電子設備；電磁兼容性；干擾源；有效抑制
　　
　　隨著電子技術的迅速發展，現代的電子設備已廣泛地應用于人類生活的各個領域。當前，電子設備已處于飛速發展的時期，并且這個發展過程仍以日益增長的速度持續著。電子設備的廣泛應用和發展，必然導致它們在其周圍空間產生的電磁場電平的不斷增加。也就是說，電子設備不可避免地在電磁環境（EME）中工作。因此，必須解決電子設備在電磁環境中的適應能力。電磁兼容性（EMC）是一門關于抗電磁干擾（EMI）影響的科學。
　　
　　一、電磁干擾源的分類
　　
　　各種形式的電磁干擾是影響電子設備電磁兼容性的主要因素，因此，它是電磁兼容性設計中需要研究的重要內容。電磁干擾源可分為內部干擾和外部干擾。內部干擾是指電子設備內部各元部件之間的相互干擾，包括工作電源通過線路的分布電容和絕緣電阻產生漏電造成的干擾（與工作頻率有關）；信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的干擾；設備或系統內部某些元件發熱，影響元件本身或其它元件的穩定性造成的干擾；大功率和高電壓部件產生的磁場、電場通過耦合影響其它部件造成的干擾。外部干擾是指電子設備或系統以外的因素對線路、設備或系統的干擾，包括外部的高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統；外部大功率的設備在空間產生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統；空間電磁波對電子線路或系統產生的干擾；工作環境溫度不穩定，引起電子線路、設備或系統內部元器件參數改變造成的干擾；由工業電網供電的設備和由電網電壓通過電源變壓器所產生的干擾。
　　
　　二、干擾的傳遞途徑
　　
　　1、當干擾源的頻率較高、干擾信號的波長又比被干擾的對象結構尺寸小，或者干擾源與被干擾者之間的距離r>>λ／2π時，則干擾信號可以認為是輻射場，它以平面電磁波形式向外副射電磁場能量進入被干擾對象的通路。
　　2、干擾信號以漏電和耦合形式，通過絕緣支承物等（包括空氣）為媒介，經公共阻抗的耦合進入被干擾的線路、設備或系統。如果干擾源的頻率較低，干擾信號的波長λ比被干擾對象的結構尺寸長，或者干擾源與干擾對象之間的距離r<<λ／2π，則干擾源可以認為是似穩場，它以感應場形式進入被干擾對象的通路。
　　3、干擾信號可以通過直接傳導方式引入線路、設備或系統。
　　
　　三、電磁兼容性設計的基本原理
　　
　　首先是接地。接地目的包括：保證電路系統能穩定地干作；防止外界電磁場的干擾；保證安全工作。其次是屏蔽。屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。屏蔽體材料選擇的原則是：當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料；當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料；在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。另外還有其它抑制干擾方法，包括濾波、正確選用無源元件和電路技術。濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導干擾的電平，對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當的濾波器能消除不希望的耦合。實用的無源元件并不是“理想”的，其特性與理想的特性是有差異的。實用的元件本身可能就是一個干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進行抑制和防止干擾。有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結合屏蔽，采取平衡措施等電路技術。平衡電路是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路，對地或對其它導線都具有相同的阻抗。
　　
　　四、電磁兼容性問題的規范和標準
　　
　　干擾特別委員會（CISPR），主要研究無線電系統中干擾噪聲的測量。1976年，CISPR開始制訂電磁干擾的EMI標準。1900年10月在幾經修訂基礎上公布再版標準，隨后該委員會還與國際無線通信資詢委員會一起審議，為電子產品電磁兼容性的檢測制訂數據要求及具體方法。制訂了以信息技術裝置噪聲為對象的“工業、科學及醫療用無線電儀器的干擾特性允許值及其測量方法”（標準11號）；“車輛、機動船和火花點火發動驅動裝置無線電干擾特性的測量方法及允許值”（標準12號）；“無線電和電視接收機的無線電干擾特性的測量方法及允許值”（標準13號）等。直至1992年中期，國際EMI標準才最終完善起來。CISPR推薦的容限已為世界上許多國家所采納，并作為其國家條例的基礎。
　　
　　五、一些典型電磁兼容性問題的解決
　　
　　由于電子技術在各行各業中的廣泛應用，在人類活動的空間無處不充斥著電磁波，因此，電子設備不解決電磁波干擾問題，就不能兼容工作。在實際應用中，人們在研究抗干擾技術方面也積累了大量的經驗，不斷地研究出許多實用的方法來消除電磁干擾。微機設備的軟件抗干擾主要是穩定內存數據和保證程序指針。微機是一個可編程控制裝置，軟件可以支持和加強硬件的抗干擾能力。
　　保證設備的電磁兼容性是一項復雜的技術任務，對于這個問題不存在萬能的解決方法。電磁兼容技術涉及面很廣，電磁兼容性領域也正在發展，重要的是掌握有關電磁兼容的基本原理，認真分析和試驗，就能選擇合適的解決問題方法。
　　（作者單位：阿城繼電器股份有限公司）