电磁兼容控制教学课件PPT.ppt

第四章 电磁兼容性控制,本章主要内容,分析和解决电磁兼容性问题的一般方法 抑制电磁骚扰的策略 抑制电磁骚扰的技术措施,引言,实现电路、设备和系统的电磁兼容性，采取的技术措施可以分两大类：(1)尽可能选用相互干扰最小，符合电磁兼容性要求的器件、部件和电路，并进行合理布局、装配和组成设备或系统；(2)从干扰形成的三要素出发，实施屏蔽、滤波、接地和搭接等技术抑制和隔离电磁干扰。这两大类控制电磁兼容的技术措施紧密相连，相互影响，组合使用可以获得最佳效果。,因此，从系统电磁兼容出发，采用并行和系统的电磁兼容设计，全面、合理实施抑制干扰的策略和技术措施，是保障电磁兼容的前提。,4.1 分析和解决电磁兼容性 问题的一般方法,随着科学技术的发展，电路、设备和系统越来越复杂，占用的频谱越来越宽。但是人们认识和解决干扰问题的能力在不断提高，使分析和解决电路、设备和系统电磁兼容问题的方法获得了长足的发展。电磁兼容学科的发展表明，分析和解决电路、设备和系统电磁兼容问题的一般方法，依据发展的时间顺序，依次为(1) 问题解决法，(2) 规范法，(3) 系统法。,(1) 问题解决法,先研制电路、设备或系统，调试中发现电磁兼容问题再去解决。 用问题解决法分析和解决电路、设备和系统的电磁兼容问题，首先必须正确确定骚扰源与干扰途径。为了做到这一点，要求从事电磁兼容的工作人员必须比较全面地熟悉各种骚扰源与耦合途径的特性。确定抑制干扰的措施。,(1) 问题解决法,骚扰源的一般问题,干扰多久发生一次？是连续还是周期性？ 干扰的频率？是否是周围电路 、设备工作频率的谐波造成的？ 干扰的幅度？ 干扰的带宽？,(1) 问题解决法,为了解决问题，要进行大量的拆卸与修改，会造成人力物力浪费，延误研制周期，因此是一种比较落后的方法，在电磁兼容理论不够完善、抑制电磁骚扰方法不够系统的条件下采用。 它曾经被普遍采用，目前仍然被部分工程技术人员所采用。,(1) 问题解决法,(2) 规范法,为了满足电磁兼容性要求，各国政府和工业部门尤其是军事部门都制定了许多强制执行的标准和规范。如美国军用标准，中国国家标准。 随着电磁兼容标准和规范的完善和发展，电磁兼容性分析、设计方法发展成比较合理的“规范法”方法。 规范法是按照已经颁布的电磁兼容标准和规范进行设备和系统的设计、制造和装配。这种方法可以在一定程度上预防电磁干扰问题的出现，比问题解决法更合理。,（2）规范法,标准和规范不可能是针对某个设备和系统制定的，是建立在电磁兼容经验基础上的，没有进行电磁干扰的分析和预测，因而往往导致过量的预防储备。有可能使系统和设备成本增加。 使用满足电磁兼容性标准和规范的部件装配成的设备，不一定满足设备的电磁兼容性要求；使用满足电磁兼容标准和规范的设备组成的系统，不一定满足系统的电磁兼容性要求。,(3) 系统法,用计算机技术按预测程序对某个特定设备或系统的设计方案进行电磁兼容性分析和预测。系统法从设计阶段开始就用分析程序预测在设备、系统中将要遇到的电磁干扰问题，以保障设备和系统的电磁兼容性。采用这种方法基本上可以避免一般出现的电磁干扰问题或过量的电磁兼容性设计。 系统法集中了电磁兼容性控制方法的研究成就，采用系统法是现代电力、电子设备或系统设计、试验、制造装配的总趋势。系统法本身还在不断发展和进步中。,仿真结果,开关电源的机箱屏蔽效能（se）分析,暗室测试结果,4.2 电磁骚扰的抑制策略,屏蔽、滤波、接地和搭接 空间分离 时间分离 频域管理 电气隔离,电磁骚扰的主要抑制方法,4.3 空间分离,是抑制空间辐射骚扰和感应耦合骚扰的有效方法。 通过加大骚扰源和敏感设备之间的空间距离，使骚扰电磁场到达敏感设备时其强度已衰减到低于敏感设备的敏感度门限，从而达到抑制电磁干扰的目的。 在空间距离允许的条件下，为了满足系统电磁兼容要求，尽量增大组成系统的各个设备间的空间距离。在pcb板布线中，限制平行线缆的最小间距，减少串扰。,空间分离也包括在空间有限的情况下，对搔扰源辐射方向的方位调整、搔扰源电场矢量与磁场矢量的空间取向控制。,4.3 空间分离,4.4 时间分隔,时间分割控制又分为主动时间分隔和被动时间分隔。,当骚扰源非常强，不易采用其它方法可靠抑制时，通常采用时间分割的方法，使有用信号在骚扰信号停止发射的时间内传输；或者当发射强骚扰信号时，使易受骚扰的敏感设备短时关闭，以避免遭受损耗。 通常将上述方法称为时间分割控制或时间回避控制。,4.5 频率划分与管制,给某一种业务划定一个或一组使用频率范围。任何信号都是由一定的频率分量组成的，利用信号的频谱特性将需要的频率分量全部接受，将干扰的频率分量加以剔除。在这个原则下形成了如频谱管制、滤波、频率调制、数字传输、光电转换等许多具体技术方法。,为了防止电磁信号相互干扰，人们把频谱资源进行了合理分配和管理，以减小有意发射电磁波的相互干扰。 将频谱划分成许多频段，不同用途的电磁波只能在自己的频段内工作和传播。 频谱管制方法对于无意发射的电磁骚扰不适用，因为无意发射的电磁骚扰频率不能由人工来指定。,4.5 频率划分与管制,4.5.1 频谱管制,4.5.2 滤波,原理：将信号频谱分为有用频率分量和骚扰分量 剔除和抑制骚扰频率分量 方法：反射式滤波器、吸收式滤波器,4.5.3 频率调制,长距离信号传输过程中容易引入骚扰，而且这种骚扰的频谱较宽，频率范围难以确定。为了提高信号传输质量，可采用频率调制的方法，如幅度调制；频率调制。,4.5.4 数字传输,原理：频率变换 方法：将待传输的信号经过高速采样、a/d、 使之变成数字信号，成为一系列对应于原信号幅度的调制脉冲。,数字通信系统的构成（点到点）,发射天线,接收天线,4.5.5 光电传输,光信号的波长远小于一般电磁骚扰波长，所以同频率划分一样，它不受电磁干扰。,采用光电二极管或半导体激光器将电信号转换成红外光或可见光，然后通过光导纤维传输，到达接受器后，再由光敏器件将光信号还原成电信号。,光传输系统的组成,由光源、传输介质、光发送器、光接收器组成 光源有发光二极管led、光电二极管（pin）、半导体激光器等，传输介质为光纤介质，光发送器主要作用是将电信号转换为光信号，再将光信号导入光纤中，光接收器主作用是从光纤上接收光信号，再将光信号转换为电信号。,光传输系统,4.6 电气隔离,电气隔离是避免电路中传导干扰的可靠方法，同时还能使有用信号正常耦合传输。常见的电气隔离耦合原理有：机械隔离耦合，电磁隔离耦合，光电隔离耦合，dc/dc变换器。,机械隔离耦合,弱电,电路,强电,电路,继电器,继电器将线圈回路和触头控制回路隔开，产生两个电路参数不相关联的回路，实现电气隔离，但控制指令却能通过继电器动作从一个回路传递到另一个回路中。,利用电磁感应原理，如变压器，初级与次级之间是利用电磁感应原理实现电气隔离，而电信号或电能却可以从初级传输到次级。 变压器是电源中抑制传导干扰的基本方法，常用的电源隔离变压器有屏蔽隔离变压器。隔离变压器的隔离方法，要求信号内没有直流分量。,电磁耦合,电磁隔离耦合,光电耦合,光电耦合是采用半导体光电耦合器实现电气隔离。光电二极管或三极管把电流变成光，再经光电二极管或三极管把光变成电流。这种方法最适应传输数字信号。,dc/dc变换器,是直流电源的隔离器件。为了防止多个设备共用一个电源引起共电源内阻干扰，应用dc/dc变换器单独对各电路供电，以保证电路不受电源中的信号干扰。 dc/dc变换器是应用逆变原理将直流电压变换成高频交流电压，