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EMI干扰发射的控制设计-1

EMI发射控制包括传导发射和辐射发射两种,前者主要是指沿着电源线的干扰发射,后者是指电磁波的辐射发射。

解决传导发射的主要方法是在电源线上安装电磁干扰EMI滤波器,EMI滤波器的详细设计可参考《物联产品电磁兼容分析与设计》的相关章节。

解决辐射发射的主要方法是使用屏蔽机箱、屏蔽电缆、电缆滤波,尽量降低线路PCB板的电磁辐射也是设计中不可缺少的部分。

电磁兼容设计是一项复杂的工作,由于影响干扰发射的因素较多,无论多么有经验的设计工程师也没有把握一次通过测试。因此,干扰发射问题的诊断是不可缺少的部分。

干扰发射的要求与测量

1)对骚扰发射的限制

骚扰发射限制的目的是防止电子设备工作对其它电子设备产生不良的影响。从骚扰能量的发射途径上划分,分为传导性发射和辐射性的发射两类。传导性的发射是指骚扰能量沿着电源线传播,辐射性的发射是指骚扰能量以电磁波的形式发射。

传导性的发射按照产生发射的机理,分为谐波发射和射频发射两类。谐波发射是指交流电的谐波成分的发射,一般低于2MHz,如50Hz的40次谐波为2MHz,实际上,40次谐波的幅度已经很小了。

谐波电流对于配电系统十分有害,常见的危害现象包括变压器过热、跳闸、无功补偿装置损坏、电缆过热-特别是中性线电流过大导致的电缆过热、电能质量降低等。因此,商业设备对于谐波的限制越来越严格。谐波电流主要来自于整流电路。

射频发射是更高频的骚扰成分,这些骚扰成分主要来自开关电源、数字脉冲电路等电路。一般在10KHz以上,最高频率可以达到GHz。这部分发射就是通常称为的传导骚扰发射。

注意:尽管传导骚扰发射会达到很高的频率,但是大部分标准中的传导骚扰发射的测试往往仅做到30MHz,在GJB151A中的CE102仅做到10MHz。这并不是我们不关注30MHz或者10MHz以上的传导骚扰发射,而是因为更高频率的传导骚扰发射必然会导致较强的辐射骚扰发射,从而导致辐射发射的试验不能通过。辐射骚扰发射的限制对这种更高频率的传导发射起到了限制作用。这个概念很重要,是因为它提示在设计一个电子产品时,要充分考虑较高频率的传导发射,否则导体上传导电流会导致辐射发射测试超标。另一方面,它也提示我们,当电子产品的辐射发射测试不通过时,需要关注电源线的传导发射,必要时采取有效的高频传导发射控制措施。

实际上,标准已经涉及到了传导发射与辐射发射之间的关系,在许多工业及消费类产品的电磁兼容标准中规定了电源线功率发射测试。这个测试的目的是检验电源线向空间辐射电磁功率的情况,实际上是对电源线的辐射进行了限制。但是这种试验比辐射试验容易多了,重复性也更好。

注意:不要认为军用设备的传导发射限制比工业及消费品设备更严格,军标的CE102在幅度上并没有商业标准严格,但是限制的频率更低,这是导致军用设备传导发射更加难以通过的原因。因为,要抑制较低频率的干扰需要更大参数值的电感和电容,这会导致滤波器的体积和重量增加,而大部分军用设备对于滤波器的体积和重量比较敏感。

电子设备产生辐射骚扰发射的主要危害是对无线电通信设备产生干扰。通常辐射骚扰发射的限制范围是根据特定环境中的无线通信设备的工作频率确定的。

CISPR等商业标准的辐射骚扰从30MHz开始测量,也并不意味着在工业及消费品不关注30MHz以下的辐射骚扰发射,这个频段的辐射骚扰发射由于波长较长,很难通过设备本身辐射出来,需要借助一根较长的导体才能辐射,而电源线就承担了这个角色。我们对设备的传导骚扰发射进行了限制,这就保证了不会产生过强的电磁辐射。

注意:CISPR等商业标准的传导骚扰发射频率在30MHz以下,正好与辐射骚扰发射的限制频率范围衔接上。

2)谐波电流发射测试

3)射频传导骚扰发射的测量

4)电源线功率发射测量

其测试的实质可参考《物联产品电磁兼容分析与设计》的相关内容。

产品问题的发生也是跟我们产品设计可靠性相关联的

更多的电子产品电路可靠性设计系列,会逐渐为大家解开这些设计方面的坑,让电子设计工程师少走弯路,敬请关注!

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