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顺利通过EMC试验的思路

嘉峪检测网        2018-01-08 23:18

顺利通过EMC试验的思路

顺利通过EMC试验的思路

 

前面我们说过,导致一个电磁兼容问题需要三个因素,这就是骚扰源、敏感源和耦合路径。解决电磁兼容问题就是把这三个因素搞清楚,然后消除其中的一个。

对于EMC试验,也是从这三个方面来分析。搞清楚这三个因素的特性,才能够采取有效的措施。

对于敏感性试验,骚扰源就是我们向设备注入骚扰的装置。辐射敏感性试验的骚扰源是发射天线,传导敏感性试验的骚扰源是注入卡钳(磁场注入)、电容耦合夹(电场注入)或者耦合变压器。

敏感源当然就是受试设备。

耦合路径包括电磁波辐射、近场耦合(电场耦合、磁场耦合)、传导耦合等。

发射试验时,骚扰源是受试设备。

敏感源是频谱分析仪、EMI接收机。

耦合路径是电磁波辐射(接收天线),传导(LISN)。

在敏感性试验中,为了通过试验,骚扰源是不能改变的,能控制的只能是敏感源和耦合路径。例如,提高设备电路的抗扰性,切断骚扰能量进入设备的路径等。

在发射试验中,为了通过试验,敏感源是不能改变的,能控制的只能是骚扰源和耦合路径。也就是,控制设备电路产生的骚扰发射,或者切断这种骚扰传出设备的路径。

顺利通过EMC试验的思路

 

在发射试验中,受试设备就是骚扰源。为了顺利通过试验,我们对骚扰源做一下深入的分析。

我们从电磁兼容的角度,把受试设备受试设备中的电路分为骚扰源电路,敏感源电路,二次电源(既是骚扰源,也可能是敏感源)。

从图中可看出,骚扰源电路主要通过辐射和传导两种方式发射骚扰,敏感源电路虽然自身不产生辐射骚扰,但是他会接收临近骚扰电路的骚扰,产生二次辐射,从图中可以看出,他通过所连接的电缆产生辐射。

作为骚扰源电路,既产生传导发射,也产生辐射发射。

实际上,二次电源的直流输出端也会产生很强的骚扰发射,这些骚扰会通过直流电源线进入骚扰电路和敏感电路,借助这些电路产生辐射发射。

顺利通过EMC试验的思路

 

在敏感性试验中,受试设备就是敏感源。为了顺利通过试验,我们对敏感源做一下深入的分析。

我们同样把受试设备内部的电路分为骚扰源电路、敏感源电路、二次电源这三类。

辐射敏感性试验时 ,电磁波照射到受试设备上,在外拖电缆上感应出骚扰电压,这些骚扰电压沿着电缆进入设备内部电路。电磁波也可以直接对内部敏感电路产生影响,具体程度取决于机箱是否有屏蔽效能。

传导敏感性试验,要在所有的外拖电缆上注入骚扰,当受试电缆与敏感电路连接时,骚扰直接对敏感电路形成影响。当受试电缆是骚扰源电路,或者二次电源时,骚扰能量虽然不会对这些电路产生影响,但是会通过内部的耦合,间接对敏感电路形成影响。

顺利通过EMC试验的思路

基于前面的分析,我们提出两个电磁兼容设计的思路。

一个是切断骚扰传播的路径,也就是阻止骚扰能量从骚扰源传出,或者进入敏感源。

另一个是消除骚扰源或者敏感源,也就是,使电路不会产生电磁骚扰,或者产生较小的电磁骚扰。使敏感电路对骚扰不那么敏感,或者敏感性降低。

例如,对于开关电源产生的很强的骚扰,按照第一个思路,我们可以在电源模块的输入输出线上安装滤波器,使骚扰不会传导出来,并将开关电源屏蔽起来,防止骚扰辐射出来。

也可以按照第二个思路,不采用开关电源的原理,采用传统线性电源的原理,消除骚扰源。

切断骚扰传播路径的方法包括图中所示几种方法,这种技术途径需要的知识较少,实施起来比较容易。军用设备通过屏蔽、滤波、电缆屏蔽等方法一般可以满足GJB151的要求。

后面,我们会介绍屏蔽和滤波相关的知识,掌握了这些知识,就可以使设备顺利通过试验。

顺利通过EMC试验的思路

虽然包容的方法可以满足电磁兼容设计的要求。但是,有些有些场合,并不容易做好屏蔽,这不仅是由于很多商业设备使用塑料机箱,即使军用设备,由于追求良好的人机界面,面板上会有很多操作、显示部件,甚至会有触摸屏,这都限制了机箱的屏蔽效能。

因此,我们从根本上消除骚扰源和敏感源显得越来越重要。

实际上,我们只能减小骚扰源的骚扰强度,或者降低敏感源的敏感性,不能彻底消除他们。

消除骚扰源或者敏感源需要对骚扰产生机理和对骚扰敏感的机理十分清楚,然后从根本上消除骚扰源和敏感源。这通常需要较多的知识。例如,数字电路产生电磁辐射的一个主要原因是输出状态变化时电源线上的电流剧变,我们采用一个解耦电容缓解这种电流剧变,就减小了电磁辐射。

图中列出了一些改善骚扰源和敏感源的技术措施。

通常仅仅依靠消除骚扰源和敏感源的技术途径不能满足电磁兼容试验的要求。

 

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对于军用设备的设计师,往往更加青睐包容法。

因为,军用设备中往往会采用一些性能先进的商品化功能模块,无法对其电磁兼容性进行改进,这些模块的骚扰特性和敏感特性是不能改变的。而军用设备,往往具有金属机箱,这为屏蔽提供了先天有利条件。

图中给出了包容法中切断电磁骚扰传播路径的几个措施。

其实很简单,从骚扰传播的路径上看,骚扰传出骚扰源无非就是通过电磁辐射、电源线传导、信号传导这三种方式。因此,只要做好机箱屏蔽、电源线滤波、信号线滤波或者屏蔽等几个措施,电磁骚扰就无法从骚扰源传播出来,外部的骚扰也无法进入电路内部。

这里的三个核心技术是,机箱的电磁屏蔽,电源线滤波,信号电缆的屏蔽或者滤波。

图中,电源线上画出了两个滤波器,这是因为这两种滤波器的差异性很大,通常分别安装。

图中所示的这些技术措施对于骚扰都是双方向阻断的,因此,既能够满足骚扰发射控制的要求,也能够满足骚扰抗扰性的要求。

 

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来源:杨继深