某型機(jī)載顯示器電磁兼容的設(shè)計(jì)

李愛(ài)

摘要：近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展以及電子設(shè)備的廣泛使用，電子設(shè)備系統(tǒng)之間的相互電磁干擾越來(lái)越突出，甚至影響到電子設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)也成為電子設(shè)備設(shè)計(jì)者關(guān)注的問(wèn)題。在分析電子設(shè)備電磁干擾因素的基礎(chǔ)上，對(duì)電磁兼容設(shè)計(jì)中的PCB設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)、濾波設(shè)計(jì)和接地設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備;電磁兼容設(shè)計(jì);濾波技術(shù)

一、電子設(shè)備電磁干擾因素的分析

（一）外部因素

外部因素造成的干擾是指排除電子設(shè)備和系統(tǒng)以外的因素對(duì)電子設(shè)備造成的電磁干擾。干擾方式主要如下：

第一，電子設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中的不穩(wěn)定溫度會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備內(nèi)部的電子電路參數(shù)和組件發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電磁干擾。

第二，電磁波在電子設(shè)備所處的周圍空間對(duì)電子設(shè)備及其系統(tǒng)的干擾;

第三，電子設(shè)備所處的周圍環(huán)境有工業(yè)電網(wǎng)的供電設(shè)施，以及電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的干擾;

第四，絕緣泄漏造成的高壓或外部電壓對(duì)電子設(shè)備及其系統(tǒng)的干擾;

第五，在特定的空間中，如果電子設(shè)備周圍有高功率和強(qiáng)磁場(chǎng)的設(shè)備，當(dāng)相互耦合發(fā)生時(shí)，很容易對(duì)電子設(shè)備和系統(tǒng)造成干擾。

（二）內(nèi)部因素

內(nèi)部因素造成的干擾主要是由電子設(shè)備中各種組件的相互作用造成的，主要表現(xiàn)為以下幾種形式：

第一，電子設(shè)備或系統(tǒng)的一些部件由于工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而發(fā)熱，對(duì)部件本身或其它部件的穩(wěn)定性造成干擾;

第二，當(dāng)無(wú)線電信號(hào)通過(guò)電源時(shí)，導(dǎo)線和地線，對(duì)電子設(shè)備的電磁干擾是由導(dǎo)線之間的阻抗耦合或互感引起的

第三，在電子設(shè)備的操作中，如果多個(gè)電子設(shè)備共享一組DC電源或不同的電源通過(guò)同一個(gè)地線，如果由于來(lái)自多個(gè)電路的電流會(huì)聚而產(chǎn)生電壓降，則公共地線易于受到電磁干擾。

第四，由電子設(shè)備中的高功率部件和高電壓產(chǎn)生的磁場(chǎng)與附加電壓耦合，對(duì)電子設(shè)備的其他部件造成電磁干擾。

第五，在電子設(shè)備的工作電源的電容器和分布在每個(gè)電路上的電子設(shè)備的絕緣電阻之間發(fā)生由泄漏引起的電磁干擾。

二、電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)方法

（一） 濾波設(shè)計(jì)

濾波設(shè)計(jì)主要是一種電磁兼容設(shè)計(jì)方法，切斷沿導(dǎo)體傳播的電磁干擾源。在設(shè)計(jì)中，由兩個(gè)電容和一個(gè)電感組成的濾波器可以用來(lái)濾除高頻電路的干擾。感容和阻容去耦網(wǎng)絡(luò)用于將電路與電源隔離，消除電路之間的耦合，并控制電路中的干擾信號(hào)。同時(shí)，通過(guò)差模濾波單元和共模濾波單元的組合設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)抑制差模電流和共模電流的目的。設(shè)計(jì)原理是差模濾波器單元和共模濾波器單元可以等效為二階液晶低通濾波器單元。由于跡線導(dǎo)帶、等效串聯(lián)電阻的等效串聯(lián)電阻等因素的影響，濾波電容通過(guò)寄生電阻和濾波電容在高頻帶形成零點(diǎn)，從而降低了LC網(wǎng)絡(luò)對(duì)高頻帶噪聲的衰減效應(yīng)。

（二）屏蔽設(shè)計(jì)

屏蔽設(shè)計(jì)是減少電磁干擾傳播的有效措施。為了提高電子設(shè)備的屏蔽設(shè)計(jì)效果，首先應(yīng)合理設(shè)計(jì)屏蔽組件各部分之間的電接觸，以保證接觸電阻最小。在設(shè)計(jì)中，屏蔽組件的結(jié)構(gòu)可分別設(shè)計(jì)為雙層門(mén)蓋結(jié)構(gòu)、安裝在屏蔽盒側(cè)壁上的紡錘形彈簧片結(jié)構(gòu)和分體蓋結(jié)構(gòu)。其次，在屏蔽材料的設(shè)計(jì)中，為了增加吸收損耗和反射損耗，應(yīng)選擇磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率較高的材料。同時(shí)，可以在高磁導(dǎo)率材料的表面添加一層高導(dǎo)電材料，起到雙重作用，增加電波在空氣界面和屏蔽材料上的反射損耗，從而起到更好的抗干擾作用。最后，加強(qiáng)設(shè)備機(jī)箱縫隙的屏蔽效果。屏蔽體上的接縫是影響屏蔽效果的主要因素。在設(shè)計(jì)中，一方面可以在底盤(pán)縫隙的結(jié)合面上粘貼帶有粘合劑的鈹青銅簧片。由于簧片的彈性，組裝后簧片會(huì)產(chǎn)生變形，在接觸面上產(chǎn)生一定的壓力，從而在底盤(pán)間隙的結(jié)合面上形成一定的電連續(xù)性，從而減小底盤(pán)間隙的長(zhǎng)度，增強(qiáng)屏蔽效果。另一方面，在制造底盤(pán)時(shí)，可以采取一定的焊接措施使焊縫光滑連續(xù)，以保證接頭處的射頻電阻盡可能地等于金屬板本身的射頻電阻，從而增強(qiáng)縫隙接頭表面的電連續(xù)性，增強(qiáng)屏蔽設(shè)計(jì)效果。

（三）PCB設(shè)計(jì)

印制電路板的電磁兼容設(shè)計(jì)是電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在實(shí)踐中，印刷電路板中的電磁干擾主要包括串?dāng)_干擾、傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。因此，根據(jù)電磁干擾的形式，其電磁兼容性設(shè)計(jì)主要包括：

第一，印刷電路板尺寸設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果印刷電路板尺寸太大，印刷線路太長(zhǎng)，從而增加了阻抗，印刷電路板的抗噪聲能力就會(huì)下降。

然而，印刷電路板尺寸太小，這容易導(dǎo)致相鄰傳輸線之間的串?dāng)_。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮印刷電路板的抗噪聲性能和抗串?dāng)_性能，以保證印刷電路板尺寸的合理設(shè)計(jì)。

第二，印刷電路板布局設(shè)計(jì)。為了盡量減少電子設(shè)備印刷電路板高頻元件之間的電磁干擾，減少分布參數(shù)，高頻元件之間的連線應(yīng)盡可能縮短。同時(shí)，在設(shè)計(jì)電路各功能單元的位置時(shí)，根據(jù)電路的流量，布局應(yīng)符合良好信號(hào)流通的要求，信號(hào)流通應(yīng)盡可能保持在同一方向。此外，還應(yīng)綜合考慮各部件之間的分布參數(shù)，使各部件盡可能平行布置，以增強(qiáng)設(shè)備的抗干擾能力。

第三，組件的布局設(shè)計(jì)。與分立元件相比，集成電路元件具有更強(qiáng)的抗干擾性能，在設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用。同時(shí)，為了減少無(wú)線電信號(hào)產(chǎn)生的高頻成分，可以選擇信號(hào)斜率較慢的器件作為印刷電路板元件，以降低阻抗并提高電磁兼容性。

（四）接地設(shè)計(jì)

接地設(shè)計(jì)是電子設(shè)備抗干擾設(shè)計(jì)的重要手段。主要包括接地點(diǎn)設(shè)計(jì)、電路組合接地方案設(shè)計(jì)和接地干擾抑制措施設(shè)計(jì)等。在接地點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，如果采用單點(diǎn)接地，接地線的長(zhǎng)度將會(huì)增加，這將導(dǎo)致其輻射能力的大幅增加并造成干擾。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)在附近采用多點(diǎn)接地，盡可能減小接地點(diǎn)之間的電位差，提高抗干擾效果。在電路組合接地方案的設(shè)計(jì)中，接地線與地平面之間的DC搭接阻抗應(yīng)保證小于2.5毫瓦，設(shè)備中的所有接地點(diǎn)應(yīng)直接連接到最近的地平面，以保證接地線電氣連接的可靠性。同時(shí)，對(duì)地進(jìn)行處理，避免氧化和腐蝕，提高接地效果。結(jié)束語(yǔ)

隨著電子設(shè)備向大型化和大型化發(fā)展，電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越普遍。在這種情況下，對(duì)電子設(shè)備的電磁干擾問(wèn)題不斷突出。因此，不斷優(yōu)化電磁兼容設(shè)計(jì)，確保優(yōu)化方法不斷改進(jìn)，使電子設(shè)備能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)研究[J]. 劉麗平. ?信息與電腦（理論版）.2013（01）.

[2]電子式互感器電磁兼容試驗(yàn)研究[J]. 呂新良，盧江平，宋曉林. ?陜西電力. 2010（12）.

[3]鄭軍奇.EMC電磁兼容設(shè)計(jì)與測(cè)試案例分析 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2010

[4]劉亞寧.電磁生物反應(yīng)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2002