西电 电磁兼容课学习心得讲解

1、电磁兼容大作业（三）班级：学号： 姓名：电磁兼容课学习心得通过这学期的学习，我对电磁兼容在理论方面有了更进一步的了解，对电磁兼容以及电磁屏蔽有了深刻的理解，包括它们的起源以及在电子设备的应用方面的更深学习。人类进入信息化时代，0Hz-400GHz的电磁波在电子产品中得到了广泛的应用。随之而来的电磁干扰在各个波段都存在，无孔不入的传导和辐射给电子产品以及周围的环境造成非常严重的影响。尤其给人们的生活带来了越来越多的危害。一个新的电子产品在国内外市场上不仅要有精确的测量性能，而且要符合与该产品相关的电磁兼容性能。电磁兼容是指电器及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，也就是要求在同一

2、电磁环境中，各种电子设备能正常工作而又互不干扰，达到兼容状态。一个好的电子产品，除了产品自身的功能以外，电路设计和电磁兼容性(EMC)设计的技术水平，对产品的质量和技术性能指标起到非常关键的作用。本文通过举例对开关电源的电磁兼容设计，介绍了一般电子产品中电磁干扰的解决方法。现代的电子产品，功能越来越强大，电子线路也越来越复杂，电磁干扰(EMI)和电磁兼容性问题变成了主要问题，电路设计对设计师的技术水平要求也越来越高。先进的计算机辅助设计(CAD)在电子线路设计方面很大程度地拓宽了电路设计师的工作能力，但对于电磁兼容设计的帮助却很有限。 电磁兼容设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化

3、设计，使之能成为符合各国或地区电磁兼容性标准的产品。EMC的定义是：在同一电磁环境中，设备能够不因为其它设备的干扰影响正常工作，同时也不对其它设备产生影响工作的干扰。电磁干扰一般都分为两种，传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。因此对EMC问题的研究就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。美国联邦通讯委员会在1990年、欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保他们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性。目

4、前全球各地区基本都设置了EMC相应的市场准入认证，用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势。如：北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、日本的VCCEI认证、澳洲的C-tick人证、台湾地区的BSMI认证、中国的3C认证等都是进入这些市场的“通行证”。无论是简单还是复杂系统，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：第一要有干扰源；第二要有传播干扰能量的途径；第三必须有被干扰对象的响应。所以控制干扰源的电磁辐射，切断或抑制电磁，提高敏感设备的抗干扰能力是电子设备和系统电磁兼容性设计的主要内容。具体有以下几个方面的措施，用来实现电磁兼容性。一 电磁兼容的实现1.1干扰电路电子设备中的单

5、元电路应设计和选用本身电磁能量辐射小、抗干扰能力强的线路形式。小信号放大器应增大线性动态范围，提高电路的过载能力，减小非线性失真；功率放大器工作在甲类状态时，产生的谐波最少；工作在乙类时，应采用推挽形式来抑制二次谐波，丙类状态用于射频放大，为抑制谐波电平应采用锐调谐、高Q滤波器。1.2器件和电路的合理布局将容易受到干扰的敏感元器件和单元电路尽可能地与干扰源远离；输出与输人端口妥善隔离；高电平电缆与脉冲引线与低电平电缆分开排布。1.3良好的接地系统设计低阻抗的地线，单元电路和设备的接地系统、电缆屏蔽层的接地、信号电路屏蔽体的接地等的正确设计，并采用合理的阻隔地环路干扰的措施。1.4良好的电磁屏蔽

6、用屏蔽体包封干扰源，可以防止干扰电磁辐射向外传播；用屏蔽体包封被干扰电路，可以防止干扰电磁能量进入。电磁屏蔽虽然能够有效地切断近场感应和远场辐射等电磁干扰的传播通道，但它会造成电子设备散热困难、维修不便、成本增加，应根据最佳进行设计。二 屏蔽的分类电磁屏蔽是以金属隔离大的原理来控制电磁波由一个区域向另一个感应或传播的方法。电磁屏蔽是用来防止恒定电场和静电场的影响，它需要完善的屏蔽体和接地。电磁屏蔽是用来防止交变电场，交变磁场还有交变电磁场之间的影响，电磁屏蔽既要有良好的接地，又要有良好的接地，而且要求屏蔽体具有良好的电连续性，导体一般不能穿过屏蔽体。一般将电磁屏蔽分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和

7、高频电磁场的屏蔽。三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。它们都是利用屏蔽体阻止或衰减电磁干扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一，让设备能够和谐工作。但是由于所要屏蔽的场的特性不一样，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。2.1静电屏蔽它主要是防止外界的静电场进入到某个区域.对于变化很慢的交流电的电场几乎和静电场一样，只是电荷的分布周期性地变化而已。因此，防止低频交流电的电场也可以归结为静电屏蔽一类。静电屏蔽是静电平衡的必然结果。导体的静电平衡条件是其内部场强处处为零。在静电平衡状态下，一个导体空腔与其它带电导体壳和实心导体一样，内部没有电场。只要达到了静电平衡状态，不

8、管导体空腔本身带电或是处于外界电场中，这一结论总是成立的。这样,导体空腔内的场强不受腔外电荷和电场的影响这就是静电屏蔽。它对屏蔽导体壳的厚度和电导率并没有要求,相对来说屏蔽体的电导率高一点是比较好的。2.2静磁屏蔽它主要是屏蔽外界静磁场和低频电流的磁场,必须用磁性介质作外壳。外壳受到外磁场的感应然后磁化而得到的磁场,在铁磁介质周围弱中间强。在磁场中放一个铁壳,铁壳与空腔可看作并联的磁阻.由于空气的磁导率接近于1,而铁壳的磁导率至少有几千,空腔的磁阻远远大于铁壳的磁阻，于是,外磁场的磁感应线绝大部分将沿屏蔽壳通过,而进入空腔内部的磁通量是很少的。铁磁介质的磁导率越大,磁阻越小，漏到外面的磁通量就

9、越少。于是,高磁导率的外壳就把磁通量几乎全部集中到自己的内部。这样,就可以达到磁屏蔽的目的。但是，从理论上讲，壳内的磁场并不等于零，因此静磁屏蔽是不完全的。壳的厚度和磁导率对屏蔽效果有明显的影响。2.3高频电磁场的屏蔽在高频电磁场中导体上的感应电荷不是静止的，所以导体没有处于静电平衡状态，必须考虑电磁场在导体内透入的深度.电磁波射向金属导体表面时，它的强度最后衰减到零.在进入导体表面之后，在导体中将产生一个高频的交流电和电磁场.电磁波的穿透深度与其频率还有导体的电导率、磁导率都有关系。从能量的角度来讲，电磁波在导电介质中传播时有能耗，所以场强在衰减。由于有衰减因子，高频电磁波只能透入导体表面薄

10、层内，并在导体表面这一薄层内形成涡流，这种现象称为趋肤效应。正是由于涡流的存在使电磁波向空间反射，一部分电磁波能量透入导体内，形成导体表面薄层内的电磁波，最后通过传导电流把这部分能量耗散为焦耳热.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而做成电磁屏蔽装置。三 屏蔽的性质屏蔽用于切断通过空间辐射的干扰传输途径。一个实际的屏蔽体既需电场屏蔽又需磁场屏蔽和电磁屏蔽。对于电磁波部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。而在实际要达到80dB以上的屏蔽效能是十分困难的。因为屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于构成屏蔽体的材料,而且取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要满足电磁屏蔽的两个基本性质。3.1屏蔽体的导电连续性

11、它是指整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值的。一个实用的机箱上会有很多孔、缝造成屏蔽：通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分的结合缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存在，如果设计人员在设计时没有考虑如何处理，屏蔽体的屏蔽效能往往很低，甚至没有屏蔽效能。其中通风口的处理：孔洞的电磁泄漏与孔洞的最大尺寸有关,因此在屏蔽机箱的通风设计上,往往采用与一个大于L相同开口面积的多个小孔构成的孔阵代替一个大孔。通风口的处理方法一般为下面四种:（l)孔阵金属板:在金属板上或机箱上打出通风孔阵而制成。优点是成本低,不占用安装空间。

12、缺点是风阻大,高频屏效低。（2）屏蔽通风网:将屏蔽网加框制成通风板或直接将屏蔽网压装到通风口处。其优点是通风量大,缺点是高频性能差,对500MHz以上的电磁波几乎没有屏蔽作用。（3)波导通风窗:是利用金属管对电磁波具有高频容易通过,低频衰减较大的特性,与电路中的高通滤波器十分相像。与滤波器类似,波道管的频率特性也可以用截止频率来描述。其优点是通风量大,屏蔽效能高,整体的刚性好,缺点是成本较高。常用的波导管有矩形、圆形、正六边形,其中正六边形蜂窝状的波导管通风窗因有其独道的优点,最为常用。（4)防尘屏蔽通风窗:经特殊工艺制作,由发泡金属与表面镀镍等高导电、高导磁材料构成。其优点是屏蔽效能高,通风

13、量大,防法性、抗电化学腐蚀性好,缺点是成本较高。3.2不能有直接穿过屏蔽体的导体一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱其屏蔽效能就会损失99.9%(6OdB)以上。但是,实际机箱总是会有电缆穿出、穿入,至少会有一条电源电缆存在,如果没有对这些电缆进行妥善处理,这些电缆会极大的损坏屏蔽体,妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一。穿出屏蔽体电缆的两种处理方法:第一种将导线屏蔽起来,这相当于将屏蔽体延伸到导线端部。第二种对导线进行滤波处理,滤除导线上的高频成份。屏蔽处理:在电缆端口上安装低通滤波器,可以有效的滤除电缆上的干扰,保持屏蔽体的完整性。四 屏蔽原则首先确定电磁环境,包括

14、电磁场的类型,电磁场的强度、频率以及屏蔽体至源的距离等。然后当需要综合考虑低频磁场和高频磁场的屏蔽时,可以在屏蔽体上再镀上一层其他材料,如银或铜。为了有效地进行磁屏蔽,必须使用如坡莫合金之类对低磁通密度有高导磁系数的材料。然后为了获得更好的屏蔽效能可采用双层屏蔽或多层屏蔽。最后，多块材料组成屏蔽体时,为了保持磁连续性可采用机械法和焊接法。在转角处或过渡处,为了获得较好的屏蔽效能可采用焊接的方法。保持接触面的连续性可使磁力线沿低磁阻通道连续。五 终结综上所述，在当今电子技术发展突飞猛进的时代，电磁屏蔽作为电磁兼容技术的重要组成部分越来越凸显出它的重要性，对电磁屏蔽进行分类分析、对屏蔽材料的屏蔽效果进行探讨，将有助于我们对电磁屏蔽新技术、新材料等问题的研究，使得电磁屏蔽