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[电磁兼容]电磁兼容(EMC)的设计方法 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2013-06-03

关键词：电磁兼容 EMC 电容

电位隔离电位隔离分机械、电磁、光电和浮地几种隔离方式，其实质是人为地造成电的隔离，以阻止电路性耦合产生的电磁干扰。
――技术隔离采用继电器来实现其线圈接收信号，机械触点发送信号。机械触点分断时，由于阻抗很大，电容很小，从而阻止了电路性耦合产生的电磁干扰。缺点是线圈工作频率低，不适合于工作频率高的场合使用。而且存在触点通断的弹跳和干扰以及接触电阻等。
――电磁隔离采用变压器来实现通过变压器传递电信号，阻止了电路性耦合产生的电磁干扰。对于交流电的场合使用较为方便，由于变压器绕组间分布电容较大，所以使用时应当与屏蔽和接地相配合。
――光电隔离采用光电耦合器来实现通过半导体发光二极管（LED）的光发射和光敏半导体（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等）的光接收来实现信号的传递。光电耦合器的输入阻抗相对比较小，因此分压在光电耦合器输入端的干扰电压较小，而且一般干扰源的内阻较大，它能提供的电流并不大，因此不能使发光二极管发光。光电耦合的外壳是密封的，它不受外部光的影响。光电耦合器的隔离电阻很大（约为1012Ω），隔离电容很小（约为数pF）能阻止电路性耦合产生的电磁干扰。只是光电耦合器的隔离阻抗随着频率的提高而降低，抗干扰效果也将降低。
――浮地浮地可使功率地（强电地）和信号地（弱电地）之间的隔离电阻很大，所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。
[5.2.2] 电容性耦合任何两个导体之间都存在着电容。电容值与介质的介电常数ε和两个导体的有效面积成正比、与两个导体之间的距离D成反比。当两个平行圆导体直径为d时，其电容C为
C=πε/ln(D/d)
当一个导体对地具有电位U1，阻抗Z1，另一个导体对地具有阻抗Z2，两个导体具有相同的地电位，通过两个导体之间的电容，在另一个导体上将产生干扰电压U2为
U2=U1Z2/(Z1+Z2+1/jωC)
当阻抗Z1和阻抗Z2中含有电感分量时，产生的干扰电压U2有可能大于导体1对地的电位U1。
电容性耦合的等值电路图见图1。在上述分析中，两导线间的有效耦合长度应远小于信号波长（一般为1/10）时，才允许使用集中参数的等效电路来分析线间耦合，否则必须应用电磁场理论的传输方程来分析线间耦合。

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电容性耦合的电磁兼容设计方法是 (1).尽可能减小干扰源U1的幅值和干扰源的变化速度ω。 (2).Z1和Z2设计得尽可能大些，且Z1远大于Z2。 (3).耦合电容设计得尽可能小 ――尽量加大两个导体间的距离; ――尽量缩短两个导体的长度; ――尽量避免两个导体平行走线;
(4).屏蔽屏蔽的目的切断干扰源和被干扰对象之间的电力线，以免除电容性耦合的电磁干扰。
屏蔽的方法采用与干扰源基准电位相连的屏蔽，采用与被干扰对象基准电位相连的屏蔽，或者上述两者都用，其效果更好。
屏蔽的注意事项 ――要有完整的屏蔽，否则屏蔽的效果降低。 ――要用导电性能好的材料作屏蔽，否则屏蔽的效果降低。 ――要有良好的屏蔽接地，否则屏蔽的效果降低。当导线的长度小于工作信号波长的1/20时，采用单点接地式，否则采用多点接地式。接地的长度要尽可能短。
(5).平衡平衡的目的当干扰源和被干扰对象的基准电位是相互独立时，可以采用平衡的方法，致使干扰源和被干扰对象的耦合电容平衡，以免除电容性耦合的电磁干扰。
平衡的方法 ――干扰源和被干扰对象均采用绞合导线。 ――采用四芯导线，使干扰源和被干扰对象的导线交叉对称。 [5.2.3] 电感性耦合任何两个回路之间存在着互感。互感值与介质的导磁率μ成正比，并与两个回路的几何尺寸有关。