电磁骚扰的产生及处理方法
电磁骚扰的产生及现象
所谓电磁骚扰,是指任何可能引起装置、设备和系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化等等。从定义可知,电磁骚扰仅仅是电磁现象,即客观存在的一种物理现象,它可能引起降级或损害,但不一定已经形成后果。
目前,电磁骚扰最多的场合是:高速数字信号线路、开关电路、脉冲发生电路和大功率控制电路等在极短的时间内电压电流急速变化的场合,所含有电感和电容电路通断的场合。另外,磁场、电场、电荷等电量急速变化时,同样产生电磁骚扰。开关动作的电路中,电压、电流的增大或衰减时间越短,则噪声的带宽越宽;急速变化的电压或电流的幅值越大,则躁声的幅度越大。特别是在电感性负载的电路中,电路从通转换成断的瞬间,容易产生断续的电磁干扰。
随着电力需求的增加,电力传送越来越高压化,高压往往会局部放电,向空间发送电磁波,这种电磁波对中波广播信号和VHF的电视信号影响最大。
局部放电可分为正电晕放电、负电晕放电和火花放电三种,正电晕放电产生的躁声随着频率的增加按照正比例衰减,因此重点对中波广播信号产生骚扰。火花放电产生的躁声,从广播频段到电视频段几乎没有衰减,因此对广播和电视都有影响。
另外,导体表面电位的变化越大,越容易发生正电荷放电,因此,导体表面一旦有水雾状突起物,噪声就会增加。因此,雨天的噪声比晴天大,雨越大,噪声越强,但当降雨量超过10毫米/小时时,噪声就不再增加。
减少电磁骚扰的方法和措施
常用的减少电磁骚扰的方法有:屏蔽、滤波、电路设计、线路板布线、吸收等。
屏蔽:用金属材料将机箱内部产生的噪声封闭起来的方法就是屏蔽,屏蔽对于防止外部噪声进入机箱内部同样有效,电场屏蔽和磁场屏蔽的方法是不同的。
电场屏蔽用导体将噪声源包围起来然后接地,就能达到屏蔽的目的,并且由于导体表面的反射损耗很大,很薄的材料也会有屏蔽效果,也不会因为机箱有缝隙而影响效果。
磁场屏蔽中,直流磁场、低频磁场和高频磁场的屏蔽方法是不同的,直流磁场和低频磁场要用厚的高磁导率材料包围起来,高频磁场要用导电率高的屏蔽材料全部封闭起来。
滤波:将有用信号和噪声分离开,滤出噪声的器件。根据电路原理,有用扼流圈阻止噪声的方法,用电容旁路噪声的方法,或者将两者综合使用。
电路设计:由于时钟频率越高,高频能量辐射越强,因此在数字电路中,不要使用过高的时钟频率。线路板上的总线、较大的环路面积和较长的导线都是强辐射源。因此,除非必要,要尽量避免这些情况的出现。使用大规模集成线路能够大幅度减少线路板走线,从而减少辐射。在选用集成电路时,也有一些问题要注意:高速电路在高频使用时,消耗功率较大,并且由于输出电压较高,低频段的高次谐波较强,都会导致较强的辐射,高速肖特基电路由于脉冲时间较短,因此会在很高的频率范围内产生辐射,在功能允许的条件下,尽量使用标准的电路。
线路板:线路板上的走线是主要的辐射源,走线产生的辐射主要是由于逻辑电路中电流的突变,在导线的电感上产生了感应电压,这个电压会产生较强的辐射,另外,由于电线起着辐射天线的作用,因此导线长度越长,辐射效率越高。因此,线路板布线的基本原则是减小导线的电感,例如使用最短的导线、电流较大的电源线和较粗的接地线。
吸收:主要是采用吸波材料将机箱内的电磁波能量转换为热能耗散掉,来达到消除电磁骚扰的目的。相对于前边所提到的金属屏蔽材料,将会有本质上的区别,屏蔽材料只是将电磁辐射进行强行阻挡,改变电磁波的传播方向,其骚扰还是客观存在机箱内。而吸收却是将电磁波能量耗散掉,消失了,不再存在机箱内部,因此,在效果上将更加理想。
所谓电磁骚扰,是指任何可能引起装置、设备和系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化等等。从定义可知,电磁骚扰仅仅是电磁现象,即客观存在的一种物理现象,它可能引起降级或损害,但不一定已经形成后果。
目前,电磁骚扰最多的场合是:高速数字信号线路、开关电路、脉冲发生电路和大功率控制电路等在极短的时间内电压电流急速变化的场合,所含有电感和电容电路通断的场合。另外,磁场、电场、电荷等电量急速变化时,同样产生电磁骚扰。开关动作的电路中,电压、电流的增大或衰减时间越短,则噪声的带宽越宽;急速变化的电压或电流的幅值越大,则躁声的幅度越大。特别是在电感性负载的电路中,电路从通转换成断的瞬间,容易产生断续的电磁干扰。
随着电力需求的增加,电力传送越来越高压化,高压往往会局部放电,向空间发送电磁波,这种电磁波对中波广播信号和VHF的电视信号影响最大。
局部放电可分为正电晕放电、负电晕放电和火花放电三种,正电晕放电产生的躁声随着频率的增加按照正比例衰减,因此重点对中波广播信号产生骚扰。火花放电产生的躁声,从广播频段到电视频段几乎没有衰减,因此对广播和电视都有影响。
另外,导体表面电位的变化越大,越容易发生正电荷放电,因此,导体表面一旦有水雾状突起物,噪声就会增加。因此,雨天的噪声比晴天大,雨越大,噪声越强,但当降雨量超过10毫米/小时时,噪声就不再增加。
减少电磁骚扰的方法和措施
常用的减少电磁骚扰的方法有:屏蔽、滤波、电路设计、线路板布线、吸收等。
屏蔽:用金属材料将机箱内部产生的噪声封闭起来的方法就是屏蔽,屏蔽对于防止外部噪声进入机箱内部同样有效,电场屏蔽和磁场屏蔽的方法是不同的。
电场屏蔽用导体将噪声源包围起来然后接地,就能达到屏蔽的目的,并且由于导体表面的反射损耗很大,很薄的材料也会有屏蔽效果,也不会因为机箱有缝隙而影响效果。
磁场屏蔽中,直流磁场、低频磁场和高频磁场的屏蔽方法是不同的,直流磁场和低频磁场要用厚的高磁导率材料包围起来,高频磁场要用导电率高的屏蔽材料全部封闭起来。
滤波:将有用信号和噪声分离开,滤出噪声的器件。根据电路原理,有用扼流圈阻止噪声的方法,用电容旁路噪声的方法,或者将两者综合使用。
电路设计:由于时钟频率越高,高频能量辐射越强,因此在数字电路中,不要使用过高的时钟频率。线路板上的总线、较大的环路面积和较长的导线都是强辐射源。因此,除非必要,要尽量避免这些情况的出现。使用大规模集成线路能够大幅度减少线路板走线,从而减少辐射。在选用集成电路时,也有一些问题要注意:高速电路在高频使用时,消耗功率较大,并且由于输出电压较高,低频段的高次谐波较强,都会导致较强的辐射,高速肖特基电路由于脉冲时间较短,因此会在很高的频率范围内产生辐射,在功能允许的条件下,尽量使用标准的电路。
线路板:线路板上的走线是主要的辐射源,走线产生的辐射主要是由于逻辑电路中电流的突变,在导线的电感上产生了感应电压,这个电压会产生较强的辐射,另外,由于电线起着辐射天线的作用,因此导线长度越长,辐射效率越高。因此,线路板布线的基本原则是减小导线的电感,例如使用最短的导线、电流较大的电源线和较粗的接地线。
吸收:主要是采用吸波材料将机箱内的电磁波能量转换为热能耗散掉,来达到消除电磁骚扰的目的。相对于前边所提到的金属屏蔽材料,将会有本质上的区别,屏蔽材料只是将电磁辐射进行强行阻挡,改变电磁波的传播方向,其骚扰还是客观存在机箱内。而吸收却是将电磁波能量耗散掉,消失了,不再存在机箱内部,因此,在效果上将更加理想。