EDA365:详解电磁兼容基础知识
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什么是电磁兼容
电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。
电磁干扰源种类
电磁干扰源种类繁多,可按不同的方法进行分类。对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。
自然干扰源包括:
(1)大气噪声干扰:如雷电产生的火花放电、属于脉冲宽带干扰,其覆盖从数Hz到100MHz以上.传播的距离相当远。
(2)太阳噪声干扰:指太阳黑子的辐射噪声。在太阳黑子活动期.黑子的爆发.可产生比平稳期高数千倍的强烈噪声.致使通信中断。
(3)宁宙噪声:指来自宇宙天体的噪声。
(4)静电放电:人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏直到几十万伙.常以电晕或火花方式放掉,称为静电放电。静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲,会导致静电敏感器件及设备的损坏。静电放电属脉冲宽带干扰、频谱成分从直流一直连续剑中频频段。
人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰。至于为了达到某种目的而有意施放的干扰,如电子对抗等不属于本文讨论范围。
任何电子电气设备都可能产生人为干扰。在此,只是提到一些常见的干扰测量环境的干扰源。
(1)无线电发射设备:包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统.如微波接力,卫星通信等。因发射的功率大,其基波信号可产生功能性干扰;谐波及乱真发射构成非功能性的无用信号干扰。
(2)工业、科学、医疗(ISM)设备:如感应加热设备、高频电焊机、X光机、高频理疗设备等.强大的输出功率除通过空间辐射干扰外,还通过工频电力网干扰远方的设备。
(3)电力设备:包括伺服电机、电钻、继电器、电梯等设备通、断产生的电流剧变及伴随的电火花成为干扰源:电力系统中的非线性负载(如电弧炉等)、间断电源(UPS)等同态电源转换设备产生大量谐波涌入电网成为干扰源:日光灯等照明设备也产生辉光放电噪声干扰。
(4)汽车、内燃机点火系统:汽车点火系统产生宽带干扰,从几百千赫到几百兆赫干扰强度几乎不变。
(5)电网干扰:指由50Hz交流电网强大的电磁场和大地漏电流产生的干扰,以及高压输电线的电晕和绝缘断裂等接触不良产生的微弧和受污染导体表面的电火花。
(6)高速数字电子设备:包括计算机和相关设备。
上述电磁干扰源就产生的机理而言,有:放电噪声(雷电、静电放电、辉光放电等).接触噪声,电路的过渡现象,电磁波反射现象等。传输线中电磁波反射足高频测量与数字设备必须认真对待的干扰源。
电磁干扰的危害:
干扰电视的收看、广播收音机的收听。
数字系统与数据传输过程中数据的丢失。
在设备分系统或系统级正常工作的破环。
医疗电子设备的工作失常。
自动化微处理器控制系统的工作失控。
导航系统的工作失常。
起爆装置的无意爆炸。
工业过程控制功能的失效。
除上以外强电场还会对生物体造成影响,一般可以分为热效应与非热效应。对于热效应,随着射频入射功率密度的逐渐增加,可以出现血流加快、血液分布较少部位的局部体温升高、酶活性降低、蛋百质变性、心率改变甚至体温调节能力受抑制、局部组织受损直至死亡等。而对于非热效应,其影响就广泛的多。包括对中枢神经系统、血液免疫系统、心血管系统、生殖系统与胚胎发育的影响等。这些影响不仅反应在个体级、器官级而且影响到细胞级。
电磁兼容设计要求
在进行电磁兼容设计时要求:
①明确系统的电磁兼容指标。电磁兼容设计包括本系统能保持正常工作的电磁干扰环境和本系统干扰其它系统的允许指标。
②在了解本系统干扰源、被干扰对象、干扰途径的基础上,通过理论分析将这些指标逐级分配到各分系统、子系统、电路和元件、器件上。
③根据实际情况,采取相应措施抑制干扰源,消除干扰途径,提高电路的抗干扰能力。
④通过实验来验证是否达到了原定的指标要求,如未达到则进一步采取措施,循环多次,直至达到原定指标为止。
电磁兼容主要研究对象
①各种人为噪声,如输电线电晕噪声、汽车噪声、接触器自身噪声及导体开台时放电引起的噪声、电气机车噪声、城市噪声等。
②共用走廊内各种公用事业设备(输电线、通信、铁路、公路、石油金属管线等)相互间的影响。
③超高层建筑、输电线、铁塔等大型建筑物引起的反射问题。
④电磁环境对人类及各种生物的作用。其中包括强电线等工频场,中、短波及微波电磁辐射的影响。
⑤核电磁脉冲的影响。高空核爆炸产生的电磁脉冲能大面积破坏地面上的指挥、控制、通信、计算机及报系统。
⑥探谱(TEMPEST)技术。其实质内容是针对信息设备的电磁辐射与信息泄漏问题,从信息接收和防护两方面所开展的一系列研究工作。
⑦电子设备的误动作。为了防止误动作,必须采取措施以提高设备的抗干扰能力。
⑧频谱分配与管理。无线电频谱是一种有限的资源,但不是消耗性的,既要科学地管理,又要充分地利用。
⑨电磁兼容与测量。
⑩自然界影响等。
电磁兼容测量的基本方法
1、电磁辐射发射测量系统
电磁场辐射测量是测量电气、电子设备的电磁辐射强度
2、电磁辐射敏感度测试系统:其测量方法主要由以下几种
1)用发射天线产生骚扰电磁场,
2)用TEM小室或GTEM小室产生骚扰电磁场,
3)用混响室产生骚扰电磁场,
4)用亥姆霍兹线圈产生磁场
3、传导发射测量系统:有以下几种测量方法
1)通过线路阻抗稳定网络LISN,
2)用电流探头测量电源线上的干扰电源,
3)通过功率吸收钳来测量电源线上的干扰功率
4、传导敏感度测试系统:往入干扰信号有以下几种方法
1)通过变压器向被测线路往入干扰信号,
2)通过耦合/去耦网络向被测线路往入干扰信号,
3)通过注入探头向被测线往入干扰信号.
2023年08月07日 01点08分 1
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