电磁兼容的概念及设计方法
来源: 作者: 发布时间:2015-02-11 09:49:41 浏览量:4)直流电源的电磁兼容措施
——整流电路的高频滤波即在整流管上并联小电容(0.01μF)进一步滤掉从变压器进入的高频干扰。
——直流退耦即在直流电源和地之间并联2个电容,大电容(10~100μF)滤掉低频干扰,小电容(0.01~0.22μF)滤掉高频干扰。
5)电源的其它电磁兼容措施
——控制电路和功率电路采用分相供电或采用不同的电源供电;
——采用UPS(不间断电源)供电;
——采用电源电压监视集成电路。
5.1.2 暂态过程
暂态过程是由于电路机械触点的分合,负载的通断和电路的快速切换等导致电路电压或电流发生快速变化,而成为电磁干扰源。
暂态过程的电磁兼容设计方法为
1)电路机械触点的熄火花电路
电路机械触点的熄火花电路由电阻(R)和电容(C)串联组成。其原理是用电容转换触点分断时负载电感(L)上的能量,从而避免在触点上产生过电压和电弧造成的电磁干扰,最终由电阻吸收这部分能量。
电路参数计算如下:
R>2(L/C)1/2 (Ω) (1)
C1=4L/R2 (μF) (2)
C2=(Im/300)2L (μF) (3)
式中:R为电阻(Ω);
L为负载电感(μH);
Im为负载电感中的最大电流(A);
C取C1、C2中大者。
2)电感负载的续流电路和吸收电路
直流电路电感负载的续流电路是用二极管反并联在电感负载上。当切断电感负载时,其上的电流经二极管续流,不会产生过电压而危及电路上的其它器件。
参数选择如下:
IF>2IN (4)
VRRM>2VN (5)
式中:IF为二极管正向平均电流;
VRRM为二极管反向重复峰值电电感器批发压;
IN为电感负载的额定电流;
VN为电感负载的额定电压。
如果用压敏电阻代替二极管,其效果会更好。因为压敏电阻吸收能量更快,从而减小了动作响应时间。另外,压敏电阻还可应用在交流电路电感负载的场合。应用压敏电阻时应当注意以下几点:
——压敏电阻的标称电压;
——压敏电阻的压比;
——压敏电阻的吸收能量能力;
——压敏电阻的前沿响应时间;
——压敏电阻应当尽量紧靠电感使用。
3)电容负载的限流电路
电容负载的限流电路由电阻(R)和开关并联组成。其原理是用电阻限制电容负载开始投入时的短路电流,从而避免短路电流造成的电磁干扰。经过时间(t)将开关闭合,切除限流电阻。
参数选择如下:
R>2VN/IN (6)插件电感器
t>3RC (7)
式中:IN为负载的额定电流;
VN为电源的额定电压;
绕行电感器 C为负载的电容。
4)电路快速切换的电磁兼容措施
电路快速切换(包括晶闸管换流、直流斩波、二极管关断时的电荷存储效应等)将导致电压或电流的快速变化,而成为电磁干扰源。
对此可采用如下电磁兼容措施
——串联缓冲电感,以降低电流变化率;
——并联缓冲电容,以降低电压变化率;
——用电感电容谐振电路代替直流斩波,以降低电流变化率或电压变化率。
5.1.3 电磁辐射
电磁辐射包括电子设备内部和外部两种电磁辐射源。其实任一电流的周围都存在磁场,而变化的磁场会产生变化的电场,这种电磁场就是电磁干扰源。
电子设备中主要的电磁辐射源是大电流、高电压的强功率电路和器件,电压或电流快速变化的电路和器件以及高频电路和器件。
对电磁辐射的电磁兼容设计是,采用电磁屏蔽的方法,即用屏蔽材料将电磁辐射源封闭起来,使其外部电磁场强低于允许值。
电磁屏蔽的技术原理主要有两种:
一是反射,由于空气和金属屏蔽的电磁阻抗不同,使入射电磁电波产生反射作用。磁场中的反射损耗R(dB),对磁场源而言
R=20log10{[0.012(μr/fσr)1/2/D]+5.364D(fσr/μr)1/2+0.354} (8)
式中:μr为相对磁导率;
σr为相对电导率;
f为电磁波频率(Hz);
D为辐射源到屏蔽体的距离(m)。
对电场源而言
R=322+10log10(σr/μrf3D2) (9)
二是吸收,进入金属屏蔽内的电磁波在金属屏蔽内传播时,由于衰减而产生吸收作用。吸收损耗A(dB)为
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