第一篇：1-1電磁技術(shù)學生版

第三部分：電磁技術(shù)與社會發(fā)展

1、世界上最早文字記載電磁現(xiàn)象的國家是（）

A、美國B、英國C、中國D、法國

2、是什么發(fā)明使人們第一次獲得了穩(wěn)定持續(xù)的電流，為電現(xiàn)象的研究打下基礎，并直接推動了電解、電鍍等化學工業(yè)的發(fā)展（）

A、伏打電池B、貝爾電話C、法拉第感應電流D、愛迪生電燈

3、電梯門不會夾傷人的手，是因為電梯門安裝了什么傳感器（）

A、溫度傳感器B、紅外線傳感器C、壓力傳感器D、生物傳感器

4、對于溫度傳感器的說法，正確的是（）

A．溫度傳感器的核心部件是熱敏電阻B．溫度傳感器的核心部件是熱脹冷縮金屬片

C．熱敏電阻的電壓隨溫度變化而變化D．溫度傳感器屬于生物傳感器

5、傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設定的穩(wěn)定后，會自動停止工作，其中空調(diào)機內(nèi)使用了下列哪種傳感器？（）

A、生物傳感器B、紅外傳感器C、溫度傳感器D、壓力傳感器

6、下列物品中不用到磁性材料的是（）

A．DVD碟片B．計算機上的磁盤C．電話卡D．錄音機

7、用遙控器調(diào)換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是

()

A．紅外報警裝置B．走廊照明燈的聲控開關

C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器

8、下列可作為傳感器的來使用的是()

A．受力而形變的彈簧B．實驗室內(nèi)養(yǎng)殖的兔子C．用來砌房子的磚頭D．自然界的風

9、自動門、生命探測器、家電遙控系統(tǒng)、防盜防火報警器都使用了：

A．溫度傳感器B．生物傳感器C．紅外線傳感器D．壓力傳感器

10、關于傳感器，下列說法不正確的是()

A．傳感器是將非電學量轉(zhuǎn)化為電學量的裝置B．壓力傳感器是將力學量轉(zhuǎn)化為電學量的裝置

C．光敏電阻在有光照射時，電阻會變大D．傳感器廣泛應用于信息采集系統(tǒng)

11、唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｏ铝姓f法正確的是（）

A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變

D．膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢

第二篇：電磁兼容技術(shù)及應用

電磁兼容技術(shù)及應用

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關的各項技術(shù)，通過對接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說明產(chǎn)品如何實現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對實例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說明實際測試中的處理

摘 要：本文簡要介紹電磁兼容相關的各項技術(shù)，通過對接地、屏蔽、濾波等技術(shù)的分析，說明產(chǎn)品如何實現(xiàn)良好的電磁兼容性，如何將電磁兼容技術(shù)融入產(chǎn)品研發(fā)流程。對實例分析，結(jié)合電磁兼容理論，說明實際測試中的處理方法，從干擾源、耦合路徑、敏感源方面逐步分析驗證，提高產(chǎn)品可靠性。

關鍵詞：電磁兼容 接地 屏蔽 濾波

目前，電磁兼容技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為專門的針對電子產(chǎn)品抗電磁干擾和電磁輻射的技術(shù)，成為考察電子產(chǎn)品的安全可靠性的一個重要指標，覆蓋所有電子產(chǎn)品。

各個電子設備在同一空間工作時，會在其周圍產(chǎn)生一定強度的電磁場，這些電磁場通過一定的途徑（輻射、傳導）耦合給其他的電子設備，影響其他設備的正常工作，可能使通訊出錯或者系統(tǒng)死機等，設備間相互干擾相互影響，這種影響不僅僅存在設備間，同時也存在元件與元件之間，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間。甚至存在與集成芯片內(nèi)部。

電磁兼容技術(shù)主要包括接地、濾波、屏蔽技術(shù)等，在特定場合需要注意的是不一樣的，A、在結(jié)構(gòu)方面，需要注意屏蔽和接地，B、在線纜方面注意接地和濾波，C、在PCB設計方面，需要注意信號布局布線、濾波等。

一、電磁兼容技術(shù)

首先從構(gòu)成電磁干擾的三要素入手，即干擾源、敏感源、耦合路徑，★干擾源是產(chǎn)生電磁干擾的設備，通過電纜、空間輻射等耦合路徑影響干擾敏感源設備。高頻電壓/電流是產(chǎn)生干擾的根源，電磁能量在設備之間傳播有兩種方式：傳導發(fā)射和輻射發(fā)射，傳導發(fā)射是

以導線為媒體，以電流為現(xiàn)象，輻射發(fā)射是以空間輻射為媒體，以電磁波為現(xiàn)象。常見干擾源有雷電、無線通訊、脈沖電路、靜電、感性負載通斷、天線、電纜導線等。任何電路都可能成為敏感源，數(shù)字電路抗干擾性較好，但是風險大，大的脈沖尖峰可能是數(shù)字電路誤動作，音頻模擬電路對射頻信號敏感?！锺詈下窂椒譃榭臻g耦合和傳導性耦合，空間耦合包括互感耦合、電容耦合、天線輻射，傳導性耦合包括地線和電源線上的傳導。

電磁兼容設計主要包括接地設計、屏蔽設計、濾波設計方面的知識。地線分為安全地、交流地、直流地、數(shù)字地、模擬地、機殼地、防雷地等，※地線從電壓概念說是提供一個等電位體，從電流概念上說是提供一個電流通路。地線阻抗決定了線路的抗干擾性，其中導線阻抗決定了地線的電位差，回路阻抗決定了實際的地線電流，地環(huán)路的存在是電路受干擾的主要原因，減小地環(huán)路的面積，降低對線路的影響，使用屏蔽線或同軸電纜都可能減小信號回路的面積，從而達到降低干擾的影響。地線電流總是走地線阻抗比較小的路徑，高頻低頻時線路的阻抗是不一樣的，可以根據(jù)需要設計信號路徑。多層板比雙層板的抗干擾性要好，因為多層板有專門的地層和電源層，保證每個信號回路都具有最小的信號回路面積，如果是雙層板，最好鋪地線網(wǎng)格，來保證最小的回路面積。

單端接地是為了降低電場對設備的影響，兩端接地是降低磁場對設備的影響，兩端接地形成磁場環(huán)路，外界磁場在原來信號與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應電流的同時，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應電流Is，Is也會感應出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導致總磁場減小，減小了干擾。

屏蔽技術(shù)，主要是應用在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上的，也有對線路關鍵電路進行屏蔽的，如時鐘電路、CPU等?？疾煜到y(tǒng)的屏蔽效能可以利用靜電測試，如果系統(tǒng)屏蔽做的好，靜電會沿著屏蔽體進行泄放，不會對內(nèi)部線路造成影響。良好的電磁屏蔽的關鍵因素是屏蔽體的導線連續(xù)性，如果必須開孔引導線，采用屏蔽電纜，屏蔽層一定要采用360度環(huán)接方式進行接地，保證屏蔽的完整性。根據(jù)不同屏蔽層傳輸阻抗的頻率特性和信號工作頻率，來選擇屏蔽電纜。

濾波包括電源線濾波與信號濾波。電纜是一個很好的天線，有時候即使屏蔽做的很好，仍然不能通過輻射發(fā)射和輻射敏感度的試驗，這是因為電纜產(chǎn)生的輻射遠高于線路板本身及機箱屏蔽不完整發(fā)生泄漏所產(chǎn)生的輻射。解決這種問題的一個方法是在電纜的端口處安裝濾波器，將干擾電流濾除掉。根據(jù)干擾的頻率選擇濾波器的截止頻率，才能有效的濾除干擾。一個系統(tǒng)使用了二階LC低通濾波器，做輻射試驗還是過不去，將前級電容去掉，輻射發(fā)射就不超標了，說明了需要降低截止頻率才能濾除一部分干擾，增加濾波器的級數(shù)增加了曲線的陡度，提高了在工作頻率內(nèi)的濾波性能，并不能將更低頻率的干擾濾除。濾波電容引線要短，可以采用“V”形接法，減小高頻時的回路阻抗，也可以在引線上增加安裝磁珠，加大了引線上的電感，增強了濾波效果。薄膜電容的電阻成分大，應采用陶瓷電容來進行濾波，陶瓷電容的阻抗特性好。

電磁兼容技術(shù)應貫穿產(chǎn)品研發(fā)始終，包括產(chǎn)品的概要設計、詳細設計、原理圖印制板設計、結(jié)構(gòu)、組裝調(diào)試等每個環(huán)節(jié)，都應該考慮電磁兼容設計，概要設計中需要調(diào)研產(chǎn)品應用環(huán)境，分析現(xiàn)場干擾類型，評估干擾風險，詳細設計中需要針對具體的干擾，采取相應的對策，需要全面設計。原理圖印制板圖設計需要將各項措施體現(xiàn)在原理圖中，必要時進行仿真，印制板圖設計時需要按照模塊化設計，注意布局布線，敏感電路的電磁兼容防護。結(jié)構(gòu)也是電磁兼容設計中主要的一部分，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對靜電、群脈沖、輻射等有很大的關系，結(jié)構(gòu)要求具有良好的屏蔽性和接地。裝配調(diào)試環(huán)節(jié)需要注意信號完整性，保證接地的連續(xù)性，注意面板接觸問題，在測試環(huán)節(jié)根據(jù)遇到的實際情況，采取相應的措施。

二、電磁兼容實例應用分析

學習電磁兼容技術(shù)的整體目標是系統(tǒng)地學習電磁兼容方面的知識，通過學習電磁兼容設計理論，使這些方法、規(guī)則、措施等融入實際工作中，來保證產(chǎn)品盡可能可靠。

1、接地問題

實例一：某系統(tǒng)設備在做422通訊串口的射頻場感應傳導測試，采用雙絞屏蔽線，開始采用的是單端接地，測試時出現(xiàn)的誤碼率高，幾乎沒有正確的數(shù)據(jù)，后來采用雙端可靠接地，通訊正常。

實例二：某系統(tǒng)設備在做視頻鼠標線的射頻場感應傳導的試驗時，在較低頻段（3M以下）時顯示器有波紋，上下閃動，后來將視頻線的顯示器側(cè)可靠接地，干擾明顯降低，幾乎不影響顯示。

分析：這兩種現(xiàn)象都是在做射頻場的感應傳導試驗時出現(xiàn)的，射頻場的感應傳導抗擾度試驗實質(zhì)是：設備引線變成被動天線，接受射頻場的感應，變成傳導干擾入侵設備內(nèi)部，最終以射頻電壓電流形成的近場電磁場影響設備工作，以低頻磁場為主。

雙絞線能夠有效地抑制磁場干擾，這不僅是因為雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積，而且因為雙絞線的每兩個相鄰的回路上感應出的電流具有相反的方向，因此相互抵銷。雙絞線的絞節(jié)越密，則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時，外界磁場在原來信號與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應電流的同時，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應電流Is，Is也會感應出磁場，但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反，相互抵消，導致總磁場減小，減小了干擾。

2、屏蔽問題

實例三：某系統(tǒng)為機柜、機箱式結(jié)構(gòu)，其中控制部分為機箱結(jié)構(gòu)，子板總線板結(jié)構(gòu)，子板均安裝面板。做靜電試驗時，接觸放電＋5.5kv時，對主板面板及左右相鄰的面板進行靜電試驗時，控制板重啟或死機，后來在控制板附近的面板之間安裝指形簧片，系統(tǒng)在接觸放電±6.6kv時運行正常。

實例四：某系統(tǒng)試驗，用普通機柜，系統(tǒng)很敏感，對機柜引出線（通訊線）進行群脈沖試驗，采用耦合夾耦合方式，干擾一加上去，系統(tǒng)就不正常，在通訊線兩端增加磁環(huán)，效果不明顯，后來沒有辦法了，更換了屏蔽機柜，進行試驗，有明顯效果，做幾輪后，系統(tǒng)才會出現(xiàn)倒機想象，在通訊線進機柜處增加安裝磁環(huán)后，系統(tǒng)工作正常，幾輪試驗后，沒有出現(xiàn)倒機現(xiàn)象，系統(tǒng)工作都正常。

分析：現(xiàn)在很多系統(tǒng)都是機箱結(jié)構(gòu)，即控制板、采集板、驅(qū)動板等都安裝在同一機箱中，進行數(shù)據(jù)交換與控制。安裝完成后各電路板會有一定的縫隙，靜電脈沖通過面板縫隙，分布電容向主板耦合，使電源失真或控制發(fā)生故障系統(tǒng)重啟、死機。在面板之間安裝指形簧片，使機箱成為一個良好的屏蔽體，由于電荷的“趨膚效應”，當有靜電干擾時，靜電會沿著表面泄放至大地，對內(nèi)部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機柜對機柜的縫隙和門都進行了處理，縫隙處安裝導電簧片，門與機柜接觸位置安裝導電布襯墊，提高機柜的屏蔽效能，提高機柜整體的抗干擾性，群脈沖干擾的實質(zhì)是對線路分布電容能量的積累效應，當能量積累到一定程度時就可能引起線路（乃至設備）工作出錯。通常測試設備一旦出錯，就會連續(xù)不斷的出錯，即使把脈沖電壓稍稍降低，出錯情況依然不斷的現(xiàn)象加以解釋。脈沖成群出現(xiàn)，脈沖重復頻率較高，波形上升時間短暫，能量較小，一般不會造成設備故障，使設備產(chǎn)生誤動作的情況多見。

3、磁環(huán)的作用

實例五：對一個機箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)做群脈沖實驗，機箱內(nèi)含有控制板、采集板、驅(qū)動板等，采集線、驅(qū)動線出機柜，需要做信號線群脈沖實驗，當干擾施加在采集線上時，所有的采集板上指示燈都閃爍，對采集回路進行分析，采集輸入有光電隔離器件，采集回線為動態(tài)的12V輸出，當干擾施加時，可能造成采集回線上的電壓失真，造成指示燈閃爍，找了一個閉合磁環(huán)，安裝在采集回線上，進行實驗，在某一極性下指示燈閃爍，說明磁環(huán)有作用，然后根據(jù)其阻抗特性，繞制2圈，實驗效果不明顯，后來試驗一下繞制3圈，結(jié)果，采集指示燈顯示正常，多次試驗，系統(tǒng)均正常。

分析：磁環(huán)對群脈沖干擾有很好的抑制作用，根據(jù)實際情況安裝在通訊線的兩端或一端，磁環(huán)有不同的阻抗特性，對干擾信號進行頻率分析，設計磁環(huán)的截止頻率正好落在干擾信號頻率附近，使磁環(huán)體現(xiàn)較大的阻抗性，來抑制干擾。

磁環(huán)的圈數(shù)影響磁環(huán)的阻抗特性，圈數(shù)越多，阻抗特性曲線向低頻率方向移動，即較低頻率下的阻抗越大，若此頻率比較接近干擾頻率時，就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術(shù)融入電子產(chǎn)品開發(fā)設計中，可以提高產(chǎn)品的安全可靠性，如果在實際測試中，某一方面存在缺陷，可以從電磁干擾的方式上入手進行一步一步測試，電磁干擾有兩種形式：傳導發(fā)射和輻射發(fā)射，從各自的耦合路徑進行查找。一個系統(tǒng)指標超標，可以先從輻射發(fā)射上解決，設備是否屏蔽良好，機殼上孔用導電布封住，導電布要與機殼良好接觸，再進行試驗，如果還超標，那就是干擾主要是傳導發(fā)射引起的，在設備機殼出口處安裝信號濾波器和電源濾波器，進行試驗，如果還超標，那就是干擾是通過電纜輻射和傳導發(fā)射出來，通過對屏蔽層的接地，減小地環(huán)路等措施必定能查找到原因并解決。

三、結(jié)語

產(chǎn)品需要逐步更新完善，才能達到一定的安全可靠，電磁兼容技術(shù)需要不斷的積累，才能保證產(chǎn)品的安全可靠，產(chǎn)品應用場合不同，遇到的電磁干擾有所不同，產(chǎn)品的性能也不同，需要根據(jù)實際應用環(huán)境，分析干擾源，查找耦合路徑，明確敏感源，對干擾源采取隔離措施，切斷耦合路徑或者疏導干擾，對敏感源采取屏蔽、濾波等措施，保證產(chǎn)品安全可靠工作。

第三篇：電磁兼容與抗干擾技術(shù)

什么是《電磁兼容與抗干擾技術(shù)》（簡述）

在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，隨著變頻器等電子電力裝置的廣泛使用，系統(tǒng)的電磁干擾（EMI）日益嚴重，相應的抗干擾設計（即電磁兼容EMC）已經(jīng)變得越來越重要。變頻器系統(tǒng)的干擾有時能直接造成控制系統(tǒng)的硬件損壞，有時雖不致?lián)p壞系統(tǒng)的硬件，但常使智能化控制裝置內(nèi)微處理器的系統(tǒng)程序運行失控，導致控制失靈，從而造成設備和生產(chǎn)事故。因此，如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動控制系統(tǒng)設計、制造和應用中不可忽視的重要內(nèi)容，也是計算機控制技術(shù)應用和推廣的關鍵之一。一．電磁兼容（EMC）概述

1.電磁兼容的定義

采用一定的技術(shù)手段，使同一電磁環(huán)境中的各種電子、電氣設備都能正常工作，并且不干擾其它設備的正常工作，這就是電磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，縮寫為ECM）.國際電工委員會（IEC）對電磁兼容性的定義是“電磁兼容性是電子設備的一種功能，電子設備在電磁環(huán)境中能完成其功能而不產(chǎn)生不能容忍的干擾?！?/p>

在國家標準GB/T4365-1995中對電磁兼容嚴格的定義是：設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承擔的電磁騷擾的能力。電磁兼容有兩方面的含義：

（1）設備對來自外部環(huán)境的電磁干擾必須具有一定的承受能力（抗擾度）。（2）設備在正常工作時產(chǎn)生的電磁干擾不超過一定的限值，不干擾其它設備的正常工作。

目前，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，工控設備的使用越來越廣泛。特別是涉及到大的控制系統(tǒng)時，例如控制系統(tǒng)既有PLC、數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、又有智能化儀表控制系統(tǒng)。如果在系統(tǒng)設計和安裝時，沒有充分考慮電磁兼容的問題，小則造成設備不能穩(wěn)定運行，大則造成設備的損壞。目前EMC已經(jīng)成為系統(tǒng)故障的主要原因。

EMC的一條準則是“預防是最有效的，最經(jīng)濟的方案”。所以，EMC已經(jīng)成為電氣系統(tǒng)設計時必須重視的問題。

電磁兼容性學科涉及的理論基礎包括電磁場理論、天線與電波傳播、電路理論、通信技術(shù)、材料科學、生物醫(yī)學等等，所以電磁兼容性學科是一門實用性很強的綜合性的前沿學科。

為了實現(xiàn)儀器設備之間的電磁兼容，國家針對各種電子、電器產(chǎn)品已經(jīng)頒布了一系列強制性的電磁兼容執(zhí)行標準。電磁兼容技術(shù)貫穿于電子、電器產(chǎn)品設計、制造、檢驗、銷售的全過程。電磁兼容問題解決的越早，投資效益越高。如果在產(chǎn)品的立項、設計階段就解決了電磁兼容技術(shù)，電磁兼容措施的有效性最高，產(chǎn)品的成本最低。如果產(chǎn)品已經(jīng)成批的制造出來了，才發(fā)現(xiàn)不符合國家的電磁兼容標準，在采取補救措施，產(chǎn)品的成本就會大大提高。

二．EMC設計的主要內(nèi)容 A，電氣設計： ① 各元器件的干擾控制和抗干擾措施：屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)、接地技術(shù)的應用。② 元器件的布局、導線的敷設等。B.結(jié)構(gòu)設計：

機箱的屏蔽，包括通風口、縫隙、表頭、顯示器、指示燈等處的處理。

三．、抗干擾技術(shù)概述 A．接地技術(shù) 接地的作用和分類 幾種常用的接地方法 浮點接地 單點接地 多點接地 混合接地技術(shù) B．濾波技術(shù) 反射式濾波器 損耗濾波器 有緣濾波器 C．屏蔽技術(shù)

主動屏蔽、被動屏蔽；

靜電屏蔽、磁場屏蔽、電磁屏蔽。

四．PLC控制系統(tǒng)的抗干擾。

五．變頻器控制系統(tǒng)的抗干擾。

第四篇：開關電源電磁干擾抑制技術(shù)

開關電源電磁干擾抑制技術(shù)

0 引言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和功率器件的發(fā)展，開關電源以其體積小，重量輕，高性能，高可靠性等特點被廣泛應用于計算機及外圍設備通信、自動控制、家用電器等領域，為人們的生產(chǎn)生活和社會的建設提供了很大幫助。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子電氣設備的廣泛應用，處于同一工作環(huán)境的各種電子、電氣設備的距離越來越近，電子電路工作的外部環(huán)境進一步惡化。由于開關電源工作在高頻開關狀態(tài)，內(nèi)部會產(chǎn)生很高的電流、電壓變化率，導致開關電源產(chǎn)生較強的電磁干擾。電磁干擾信號不僅對電網(wǎng)造成污染，還直接影響到其他用電設備甚至電源本身的正常工作，而且作為輻射干擾闖入空間，造成電磁污染，制約著人們的生產(chǎn)和生活。國內(nèi)在20世紀80一90年代，為了加強對當前國內(nèi)電磁污染的治理，制定了一些與CISPR標準、IEC801等國際標準相對應的標準。自從2003年8月1日中國強制實施3C認證(china compulsory certification)工作以來，掀起了“電磁兼容熱”，近距離的電磁干擾研究與控制愈來愈引起電子研究人員們的關注，當前已成為當前研究領域的一個新熱點。本文將針對開關電源電磁干擾的產(chǎn)生機理系統(tǒng)地論述相關的抑制技術(shù)。

l 開關電源電磁干擾的抑制 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而，抑制電磁干擾應從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射、提高受擾設備的抗擾能力，從而改善開關電源的電磁兼容性能的目的。1．1 采用濾波器抑制電磁干擾 濾波是抑制電磁干擾的重要方法，它能有效地抑制電網(wǎng)中的電磁干擾進入設備，還可以抑制設備內(nèi)的電磁干擾進入電網(wǎng)。在開關電源輸入和輸出電路中安裝開關電源濾波器，不但可以解決傳導干擾問題，同時也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術(shù)分為無源濾波和有源濾波2種方式。

1．1．1 無源濾波技術(shù) 無源濾波電路簡單，成本低廉，工作性能可靠，是抑制電磁干擾的有效方式。無源濾波器由電感、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導發(fā)射。開關電源中應用的無源濾波器的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

由于原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會產(chǎn)生脈沖尖峰電流，這個電流由非常多的高次諧波電流組成，對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾；另外電路中開關管的導通或截止、變壓器的初級線圈都會產(chǎn)生脈動電流。由于電流變化率很高，對周圍電路會產(chǎn)生出不同頻率的感應電流，其中包括差模和共模干擾信號，這些干擾信號可以通過2根電源線傳導到電網(wǎng)其他線路和干擾其他的電子設備。圖中差模濾波部分可以減少開關電源內(nèi)部的差模干擾信號，又能大大衰減設備本身工作時產(chǎn)生的電磁干擾信號傳向電網(wǎng)。又根據(jù)電磁感應定律，得E=Ldi／dt，其中：E為L兩端的電壓降；L為電感量；di／dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小，則要求電感量就越大。脈沖電流回路通過電磁感應其他電路與大地或機殼組成的回路產(chǎn)生的干擾信號為共模信號；開關電源電路中開關管的集電極與其他電路之間產(chǎn)生很強的電場，電路會產(chǎn)生位移電流，而這個位移電流也屬于共模干擾信號。圖1中共模濾波器就是用來抑制共模干擾，使之受到衰減。1．1．2 有源濾波技術(shù)

有源濾波技術(shù)是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從噪聲源出發(fā)而采取的措施(如圖2所示)，其基本思想是設法從主回路中取出一個與電磁干擾信號大小相等、相位相反的補償信號去平衡原來的干擾信號，以達到降低干擾水平的目的。如圖2所示，利用晶體管的電流放大作用，通過把發(fā)射極的電流折合到基極，在基極回路來濾波。R1，C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由于C2的容量小于C3，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外，在設計和選用濾波器時應注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當，安裝方法要正確，才能對干擾起到預期的濾波作用。1．2 屏蔽技術(shù)和接地技術(shù) 采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽技術(shù)分為對發(fā)出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開關電源中，可發(fā)出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，以使電磁波產(chǎn)生衰減。此外，為了抑制開關電源產(chǎn)生的輻射向外部發(fā)散，為了減少電磁干擾對其他電子設備的影響，應采取整體屏蔽。可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩，然后將整個屏蔽罩與系統(tǒng)的機殼和地連接為一體，就能對電磁場進行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時應充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入／輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結(jié)構(gòu)成本大幅度增加等因素。為使電磁屏蔽能同時發(fā)揮靜電屏蔽的作用，加強屏蔽效果，同時保障人身和設備的安全，應將系統(tǒng)與大地相連，即為接地技術(shù)。接地是指在系統(tǒng)的某個選定點與某個接地面之間建立導電的通路設計。這一過程是至關重要的，將接地和屏蔽正確結(jié)合起來可以更好地解決電磁干擾問題，又可提高電子產(chǎn)品的抗干擾能力。1．3 PCB設計技術(shù) 為更好地抑制開關電源的電磁干擾，其印制電路板(PCB)的抗干擾技術(shù)尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串擾，要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積，減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積，采用靜電屏蔽。而抑制電場與磁場的耦合，應盡量增大線間距離。在開關電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設計應注意以下幾點：交流電源地與直流電源地分開；功率地與弱電地分開；模擬電路與數(shù)字電路的電源地分開；盡量加粗地線。1．4 擴頻調(diào)制技術(shù) 對于一個周期信號尤其是方波來說，其能量主要分布在基頻信號和諧波分量中，諧波能量隨頻率的增加呈級數(shù)降低。由于n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍，通過擴頻技術(shù)將諧波能量分布在一個更寬的頻率范圍上。由于基頻和各次諧波能量減少，其發(fā)射強度也應該相應降低。要在開關電源中采用擴頻時鐘信號，需要對該電源開關脈沖控制電路輸出的脈沖信號進行調(diào)制，形成擴頻時鐘(如圖3所示)。與傳統(tǒng)的方法相比，采用擴頻技術(shù)優(yōu)化開關電源EMI既高效又可靠，無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會對電源的效率帶來任何負面影響。

1．5 一次整流電路中加功率因數(shù)校正(PFC)網(wǎng)絡 對于直流穩(wěn)壓電源，電網(wǎng)電壓通過變壓器降壓后直接通過整流電路進行整流，所以整流過程中產(chǎn)生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網(wǎng)的波形，使波形畸變，功率因數(shù)偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，將功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)應用于開關電源中是非常必要的。PFC技術(shù)使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波，從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，提高了開關電源的功率因數(shù)。其中無源功率因數(shù)校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器，將輸入電流波形進行移相和整形過程來實現(xiàn)提高功率因數(shù)的。而有源功率因數(shù)校正電路是依據(jù)控制電路強迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來實現(xiàn)交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數(shù)提高，后者效果更加明顯，但電路復雜。結(jié)語 本文的設計方法正確，仿真結(jié)果正常，克服了傳統(tǒng)方案中所存在的一些問題，使電磁干擾的抑制技術(shù)得到進一步優(yōu)化。從開關電源電磁干擾產(chǎn)生的機理來看，有多種方式可抑制電磁干擾，除本文中分析的幾種主要方法外，還可以采用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開關技術(shù)等。抑制開關電源的電磁干擾，目的是使其能在各領域得到有效應用的同時，盡量減少電磁污染，實現(xiàn)了對電磁污染問題的有效治理。而在實際設計時，應全面考慮開關電源的各種電磁干擾，選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用，使電磁干擾降到最低，從而提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。

第五篇：開關電源的電磁兼容性技術(shù)

開關電源的電磁兼容性技術(shù) 引言

電磁兼容是一門新興的跨學科的綜合性應用學科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無線電技術(shù)的基本理論為基礎，并涉及許多新的技術(shù)領域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信和網(wǎng)絡技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應用的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計算機和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點內(nèi)容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標準與規(guī)范、電磁兼容性的測量與試驗技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi)，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達0 GHz ~400GHz，研究對象除傳統(tǒng)設備外，還涉及芯片級，直到各種艦船、航天飛機、洲際導彈甚至整個地球的電磁環(huán)境。

電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項都可解決電磁兼容問題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。2 電磁兼容技術(shù)名詞（1）電磁兼容性

電磁兼容性是指設備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。（2）電磁騷擾

電磁騷擾是指任何可能引起設備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為：經(jīng)過電源，通過信號線或控制電纜、場滲透，經(jīng)過天線直接進入；通過電纜耦合，從其他設備來的傳導干擾；電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合；其他設備的輻射干擾；電子設備外部耦合到內(nèi)部場；寬帶發(fā)射機天線系統(tǒng)；外部環(huán)境場等（3）電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號疊加或組合。（4）電磁輻射

電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時也可引申，將電磁感應現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設備機殼的開口、通風孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機殼的非理想連接面等進行輻射。RFI/EMI也可由進入敏感設備的導線和電纜進行輻射，任何一個良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。（5）脈沖

脈沖是指在短時間內(nèi)突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。（6）共模干擾和差模干擾

電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對大地或電線對大地之間。共模干擾有時也稱縱模干擾、不對稱干擾或接地干擾。這是載流導體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串擾耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因為線間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會向鄰近空間輻射，而差模則不會，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨環(huán)繞每根導線，得出單根導線的感應值，然后再環(huán)繞兩根導線（其中一根是地線），探測其感應情況。如感應值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。（7）抗擾度電平和敏感性電平

抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級時的最大騷擾電平。也就是說，超過此電平時該裝置、設備或者系統(tǒng)就會出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對某一裝置、設備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。（8）抗擾度裕量

抗擾度裕量是指裝備、設備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。3 開關電源的電磁兼容性

開關電源因工作在高電壓大電流的開關工作狀態(tài)下，引起電磁兼容性問題的原因是相當復雜的。從整機的電磁性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗，通過該阻抗使騷擾信號進入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓及騷擾電流的導線或 PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生感應電場對受騷擾體產(chǎn)生的場耦合。磁場耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近，產(chǎn)生的低頻磁場對騷擾對象產(chǎn)生的耦合。電磁場耦合主要是由于脈動的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過空間向外輻射，對相應的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實際上，每一種耦合方式是不能嚴格區(qū)分的，只是側(cè)重點不同而已。在開關電源中，主功率開關管在很高的電壓下，以高頻開關方式工作，開關電壓及開關電流均接近方波，從頻譜分析知，方波信號含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達方波頻率的1000次以上。同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開關器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關時，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關二極管，也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關狀態(tài)，二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過直流輸出線傳出。開關電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時，為了提高電路的效率及可靠性，減少功率器件的電應力，大量采用了軟開關技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開關技術(shù)應用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是，軟開關無損吸收電路多數(shù)利用L、C進行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐崿F(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因此，該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。

開關電源一般利用儲能電感及電容器組成L、C濾波電路，實現(xiàn)對差模及共模騷擾信號的濾波。由于電感線圈的分布電容，導致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻騷擾信號穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號頻率的上升，引線電感的作用導致電容量及濾波效果不斷的下降，甚至導致電容器參數(shù)改變，也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個原因。4 電磁兼容性的解決方法

從電磁兼容的三要素講，要解決開關電源的電磁兼容性問題，可從三個方面入手：第一，減小騷擾源產(chǎn)生的騷擾信號；第二，切斷騷擾信號的傳播途徑；第三，增強受騷擾體的抗騷擾能力。在解決開關電源內(nèi)部的兼容性時，可以綜合利用上述三個方法，以成本效益比及實施的難易性為前提。因而，開關電源產(chǎn)生的對外騷擾，如電源線諧波電流、電源線傳導騷擾、電磁場輻射騷擾等只能用減小騷擾源的方法來解決。一方面，可以增強輸入/輸出濾波電路的設計，改善APFC電路的性能，減小開關管及整流、續(xù)流二極管的電壓、電流變化率，采用各種軟開關電路拓撲及控制方式等；另一方面，加強機殼的屏蔽效果，改善機殼的縫隙泄漏，并進行良好的接地處理。而對外部的抗騷擾能力（如浪涌、雷擊）應優(yōu)化交流電輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對1.2/50?s開路電壓及8/20?s短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，通常采用氧化鋅壓敏電阻與氣體方電管等的組合方法來解決。對于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號電路中，采用TVS管及相應的接地保護、加大小信號電路與機殼等的電距離來解決或選用具有抗靜電騷擾的器件?？焖偎沧冃盘柡泻軐挼念l譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用與防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強輸入電路的共模信號濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開關電源的內(nèi)部騷擾，實現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關電源的穩(wěn)定性及可靠性，應從以下幾個方面入手：①注意數(shù)字電路與模塊電路PCB布線的正確分區(qū)；②數(shù)字電路與模擬電路電源的去耦；③數(shù)字電路與模擬電路單點接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點接地以減小共阻騷擾，減小地環(huán)地影響，布線時注意相鄰線間的間距及信號性質(zhì)，避免產(chǎn)生串擾，減小輸出整流回路及續(xù)流二極管回路與支流濾波電路所包圍的面積，減小變壓器的漏電、濾波電感的分布電容，運用諧振頻率高的濾波電容器等。5 濾波器結(jié)構(gòu)

濾波是一種抑制傳導干擾的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害，也可以抑制由開關電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導干擾的重要單元，在設備或系統(tǒng)的電磁兼容設計中具有極其重要的作用。它不僅可以抑制傳輸線上的傳導干擾，同時對傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán)，能夠改善電路的濾波特性。進行適當?shù)脑O計或選擇合適的濾波器，并正確的安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。在交流電輸入端加裝的電源濾波器電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100 mH-700mH，Cd取1?F-10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據(jù)實際情況加以調(diào)整。所有電源濾波器都必須接地（廠家特別說明允許不接地的除外），因為濾波器的共模旁路電容必須在接地時才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導線將濾波器外殼與設備的接地點相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠離，避免干擾信號從輸入端直接耦合到輸出端。

如在電源輸出端加輸出濾波器、加裝高頻電容、加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，則可以抑制差模噪聲。如果把多個電容并聯(lián)，則效果會更好。6 EMI濾波器選用與安裝

開關電源EMI濾波器中的4只電容器用了兩種不同的下標“x”和“y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡中的安全等級。無論是選用還是設計EMI濾波器，都要認真的考慮Cx和Cy的安全等級。在實際應用中，Cx電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電壓外，還會疊加L和N之間存在的EMI信號峰值電壓。因此，要根據(jù)EMI濾波器的應用場合和可能存在的EMI信號峰值，正確選用適合安全等級的Cx電容器。Cy電容器是接在電源供電線L、N與金屬外殼（E）之間的，對于220V、50Hz電源，它除符合250V峰值電壓的耐壓要求外，還要求這種電容器在電氣和機械性能方面具有足夠的安全裕量，以避免可能出現(xiàn)的擊穿短路現(xiàn)象。7 結(jié)語

在開關電源設計中，為了少走彎路和節(jié)省時間，應充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設計完成后去進行抗干擾的補救措施。