电磁干扰

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电磁干扰

据专家介绍防电磁干扰有三项措施,即屏蔽、滤波和接地。往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护,因为设备或系统上的电缆才是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题,但当两台设备连接起来以后,就不满足电磁兼容的要求了,这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。唯一的措施就是加滤波器,切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径,与屏蔽共同够成完善的电磁干扰防护,无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力,都可以采用滤波技术。

一、利用屏蔽技术减少电磁干扰。

为有效的抑制电磁波的辐射和传导及高次谐波引发的噪声电流,在用变频器驱动的电梯电动机电缆必须采用屏蔽电缆,屏蔽层的电导至少为每相导线芯的电导线的 1/10,且屏蔽层应可靠接地。控制电缆最好使用屏蔽电缆;模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线;不同的模拟信号线应该独立走线,有各自的屏蔽层。以减少线间的耦合,不要把不同的模拟信号置于同一公共返回线内;低压数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线,也可以使用单屏蔽的双绞线。模拟信号和数字信号的传输电缆,应该分别屏蔽和走线应使用短 。

首先我们要搞清楚屏蔽和电磁兼容性,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。

电磁波会与电子元件作用,产生干扰现象,称为EMI(Electromagnetic Interference)。例如,TV荧光屏上常见的“雪花”,便表示接受到的讯号被干扰。

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

1.二极管的反向恢复引起噪声干扰

在开关电源中常使用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等,由于这些二极管都工作在开关状态,如图所示,在二极管由阻断状态到导通工作过程中,将产生一个很高的电压尖峰VFP;在二极管由导通状态到阻断工作过程中,存在一个反向恢复时间trr,在反向恢复过程中,由于二极管封装电感及引线电感的存在,将产生一个反向电压尖峰VRP,由于少子的存储与复合效应,会产生瞬变的反向恢复电流IRP,这种快速的电流、电压突变是电磁干扰产生的根源。

2.开关管开关动作时产生电磁干扰

二极管反向恢复时电流电压波形 二极管正向导通电流电压波形

在正激式、推挽式、桥式变换器中,流过开关管的电流波形在阻性负载时近似矩形波,含有丰富的高频成分,这些高频谐波会产生很强的电磁干扰,在反激变换器中,流过开关管的电流波形在阻性负载时近似三角波,高次谐波成分相对较少。开关管在开通时,由于开关时间很短以及逆变回路中引线电感的存在,将产生很大的dV/dt突变和很高的尖峰电压,在开关管的关断时,由于关断时间很短,将产生很大的di/dt突变和很高的电流尖峰,这些电流、电压突变将产生很强的电磁干扰。

1. 采用相关干扰技术,使保护系统发出的干扰信号与计算机辐射信息具有良好的相关性,克服了利用单一白噪声作为干扰信号易被相关抑制解调的弱点,有效地破坏了相关与非相关窃取计算机辐射信息的条件,大大提高了解读计算机信息的难度。

2. 采用空间乱数加密技术,克服了单一相关干扰仅能干扰微机视频辐射信号,不能干扰其它电磁辐射信号的缺点。“ GRQ-03H 微机视频信息保护系统”的空间乱数加密干扰信号可干扰任何涉密电子设备 ( 如计算机主机、显示器、打印机、扫描仪、复印机等电子信息设备 ) 的辐射信息,适用范围广。

3. 采用空间乱数加密技术,使涉密电子设备的电磁辐射信号被扰乱,即使窃收者接收到电磁辐射信号也很难解调出信号所携带的真正信息。

理论和实践的研究表明,任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件:首先应该具有电磁干扰源;其次有传播干扰能量的途径和通道;第三还必须有被干扰对象的响应。

要素一、电磁干扰源

电磁干扰源包括微处理器、微控制器、传送器、静电放电和瞬时功率执行元件,如机电式继电器、开关电源、雷电等。在微控制器系统中,时钟电路是最大的宽带噪声发生器,而这个噪声被扩散到了整个频谱。随着大量的高速半导体器件的发展,其边沿跳变速率很快,这种电路将产生高达300 MHz的谐波干扰。

要素二、电磁骚扰的传播途径

电磁骚扰的传播途径包括传导耦合和辐射耦合。

传导耦合必须在骚扰源和敏感设之间有完整的电路连接。这个传输电路可包括导线、设备的导电部件、供电电源、公共阻抗、接地平面、电阻、电感、电容、和互感元件等。

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