電磁兼容的概念及設計方法(三)-電磁兼容的具體實例

1 對電磁幹擾源要有明確的認識

例如，某探測設備在探測元件無輸入信號時，其放大器輸出端的幹擾信號峰峰值為50.8mV，遠遠超過該探測設備輸出端最小探測信號電壓峰峰值4.0mV的要求，致使整個設備無法正常工作。

該臺探測設備的驅動電源採用直流斬波式方波交流電源，驅動螺線管電磁鐵往復運動，由上可見，驅動電源的負載為感性的電磁線圈。對感性的電磁線圈採用直流斬波式方波交流電源供電，在斬波時將產生嚴重的電磁幹擾。因為感性的電磁線圈中的電流變化必然產生感應電動勢，電流變化越快，產生的感應電動勢越大。這種感應電動勢將會通過某種路徑傳導耦合到放大器的輸出級，而成為嚴重的電磁幹擾。

該臺探測設備的驅動電源採用線性純正弦波電源時，在探測元件無輸入信號時，在放大器輸出端最大探測信號電壓峰峰值僅為4.4mV。而具有隨機性質的噪聲電壓，其峰峰值最大為3.0mV。說明原來的幹擾信號已被極大地消除，

從該項工作中，使我們體會到電磁幹擾的嚴重性，對電磁幹擾的認識僅停留在一般的水平上、泛泛地、全面地採取各種抗幹擾措施也不一定見效，必須抓住主要矛盾。

再舉一例，某電子設備，當打開電源開關時，其測量顯示呈紊亂狀態。究其原因，正是在電源開關時刻，電路由一種穩態轉換到另一種穩態的過渡過程中，所出現的過電壓、過電流所致。為此，採用一定容量和電壓的氧化鋅壓敏電阻並聯在電源上，便收到了較好的效果。這也說明對電磁幹擾源有明確認識時，才能有的放矢地採取抗幹擾措施，效果明顯。

2 對電磁幹擾可能的傳播路徑要有清楚了解

在核聚變科學研究中，將巨大的微波能耦合到等離子體中去，以提高核聚變物理參數。為此，需要高能大功率發射系統。其主電源脈衝電壓達20kV，最大脈衝寬度30ms，最高脈衝功率2400kW。該電源通過電感儲能，直流開斷，脈衝整形等一系列環節，由微機控制來實現。

調試過程中，當電壓達數kV時，系統便無法正常運行。輕則控制程序出錯，重則程序全部被衝掉，更嚴重時微機晶片被燒損。由於對電磁幹擾認識膚淺，盲目地採取各種措施，如重新布線，改善接地，增加電磁屏蔽和隔離等等，忙了幾個月均不能根本解決問題，挫折迫使我們冷靜了下來。在進行了科學分析後，認定必須要對幅度高達數kV，前後沿很陡的這一電磁幹擾源有清楚了解，並對其可能傳播的路徑採取加強隔離措施。在對光電隔離器採用雙重設計後，微機能穩定、可靠地工作了。

再舉一例，在雷射電源低功率調試中發現應交替導通的兩個逆變開關IGBT的觸發信號存在重迭現象，即有互相干擾。如果不消除這種幹擾，可能發生主電路直通故障。基於以前積累的對電磁幹擾可能的傳播路徑要有明確認識的工作經驗，我們從逆變開關IGBT的觸發端倒推，一級一級地檢測觸發信號，直到產生觸發信號的TL494集成電路的兩個輸出端，發現這兩個輸出端的引線距離很近，且平行布線很遠。通過分析表明，這種情況容易產生電容性耦合幹擾，幹擾的強弱與工作頻率及兩條引線之間的分布電容量有關。當我們將其中一條引線切斷，用一條拉開很遠距離的臨時導線代用後，兩個逆變開關IGBT的觸發信號不再發生重迭現象了。

從該項工作中，使我們體會到對電磁幹擾可能傳播的路徑有明確的認識，才能順利地排除電磁幹擾。否則將無從下手解決存在的電磁幹擾問題。

3 對易接收電磁幹擾的電磁敏感電路和器件要進行重點保護

還是上述的第一個例子中，某探測設備在探測元件無輸入信號時放大器輸出端的幹擾信號遠遠超過最小探測信號電壓值，致使整個設備無法正常工作。

經過認真分析和實際測試，除了對電磁幹擾源缺乏明確的認識和電磁幹擾可能傳播的路徑缺乏清楚了解外，對易接收電磁幹擾的電磁敏感電路和器件也缺乏重點保護。為此對易接收電磁幹擾的電磁敏感電路和器件——傳感器輸入電路和前級放大電路主要採取兩項電磁兼容性措施：

1）信號接地信號接地的主要目的是為了抑制電磁幹擾，應當特別注意低電平電路、信號檢測電路、傳感器輸入電路和前級放大電路的接地。

該探測設備的傳感器輸入電路、前級放大電路和末級放大電路的接地應該只設一個接地點，因為多個接地點會引入共地阻抗的幹擾。而這個接地點的位置應當選擇在保證地線中的電流流向為從小信號電路流向大信號電路，從而避免大信號電路的地線電流對小信號電路產生幹擾。

2）屏蔽加強該探測設備的傳感器輸入電路和前級放大電路電磁屏蔽，並注意屏蔽的完整性和良好的接地措施。

電磁屏蔽設計時，一般採用電導率高的材料作屏蔽體，並將屏蔽體接地。它是利用屏蔽體在高頻磁場的作用下產生反方向的渦流磁場與原磁場抵消而削弱高頻磁場的幹擾，又因屏蔽體接地而實現電場屏蔽。屏蔽體的厚度不必過大，應以趨膚深度和結構強度為主要考慮因素。另外要注意屏蔽的完整性，如果屏蔽體不完整，將導致電磁場洩漏。