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电子产品电磁兼容设计要素分析及测试方法研究

2022-01-23 来源:易榕旅网
科技论坛2019.10电子产品电磁兼容设计要素分析及测试方法研究张骥(广州海格通信集团股份有限公司,广东广州,510663)摘要:本文主要针对电磁产品电磁兼容设计进行分析,首先明确电磁干扰以及电磁兼容设计的重要性,然后提出电磁兼容设计的基本原则和基本方法,最后就电子产品电磁兼容设计的要素和测试方法进行详细分析。关键词:电子产品;电磁兼容设计;要素;测试方法Analysis of Design Elements and Test Method for EMC of Electronic ProductsZhang Ji(Guangzhou Haige Communications Group Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong,510663)Abstract:This paper mainly focuses on the analysis of EMC design of electromagnetic products. Firstly, the importance of EMI and EMC design is clarified. Then the basic principles and methods of EMC design are put forward. Finally, the elements and test methods of EMC design of electronic products are analyzed in detail.Key words: electronic products; electromagnetic compatibility design; elements; testing methods1 电磁干扰及电磁兼容设计重要性

1.1 电磁干扰

产生的电磁干扰在干扰源、传播途径以及敏感设备三个条件的综合影响下,会对电子设备产生不可忽视的影响。干扰源主要指的是能够产生电磁干扰的相关设备和主体,常见的干扰源主体包括复杂的自然环境、电子设备、电子元器件等。电磁干扰源要想实现电磁干扰,一般需要通过媒介将干扰源(电磁波)传递到敏感设备当中。干扰对象主要针对敏感电子设备,尤其是抗电磁干扰能力较弱的设备及主体。

耦合设备 干扰对象 检验,保证其符合行业标准和市场要求。另外,提高电子产品电磁兼容设计水平,还能够有效避免电子产品在后期出现不兼容的问题,降低相关成本和相关风险。最后,电磁干扰可能会对人体产生一定的影响和威胁,加强电子产品电磁兼容设计还能够在一定程度上降低电磁干扰对人体产生的不良影响。

2 电磁兼容的设计准则及方法

2.1 电磁兼容设计准则

(1)首先,在进行电磁兼容设计中必须考虑产品基本要求,符合电子产品电磁兼容标准,相关技术指标也满足产品要求。(2)在进行电子产品的电磁兼容设计中还应该综合考虑经济因素,尽可能在较低的成本支出情况下,最大限度的实现电子产品的电磁兼容性能。(3)在电子产品电磁兼容性设计中,应该加强加固性设计,为确保可靠性留有设计余量。

干扰源 图1 电磁干扰传输路径

干扰源、耦合通道(传播途径)、干扰对象(敏感设备)三要素共同作用下才能形成整个电磁干扰流程。因此在进行电磁兼容设计中必须从这三个方面着手,首先,从干扰源着手消除或削弱干扰源产生电磁干扰的强度。其次,采用科学完善的方法去破坏或者阻断传播途径;最后,就干扰对象入手,应该尽可能提高干扰对象的抗干扰水平。

2.2 电磁兼容设计方法

2.2.1 问题解决法

问题解决法作为电磁兼容中早期传统方法,主要针对发现电磁干扰之后针对电磁干扰的解决方法。这种方法主要针对解决问题提出,具有极大局限性,在预防方面起不到很好作用,逐渐被淘汰。2.2.2 规范法

规范法实际上是指按照相应规范以及标准进行电磁兼容设计,与此同时还辅助相应的试验进行测试验证,保证设计中的各项设计和指标满足实际需求。这种规范法基本能够解决电磁兼容设计中存在的各种问题,但仍然存在一定局限性。比如过安全的缺点可能导致资源的浪费,作为普遍性

1.2 电磁兼容设计的重要性

就电子产品的电磁兼容设计整个行业而言,必须制定相应的行业电子兼容标准,为整个行业电子产品电磁兼容设计提供指导。通过电子产品电磁兼容设计能够尽可能提高电子产品的安全性与可靠性,电磁兼容水平的提高也保证了其不会对其他电子设备产生较强的电磁干扰。电磁兼容也是电子产品设计的重要标准之一,在电子产品进入市场之前必须进行电磁兼容

1222019.10问题解决方法,针对具体问题的时候这一方法有待改进。尤其是当前电子产品越来越多,电路集成度和复杂度也越来越高,这一方法的适用性、效率逐渐降低。2.2.3 系统法图2 基于系统法的电磁兼容设计系统法是在电磁兼容设计与规划过程中兴起的方法,这一方法将电磁兼容设计和电磁干扰紧密结合在一起。在该方法中还引入了计算机技术、建模技术、数据库技术、自动化技术等,通过这些技术能够对设计参数、设计指标进行模拟、计算和优化,最终得到最优设计参数。3 电子产品电磁兼容设计要素及重要技术3.1 屏蔽技术要素电磁屏蔽主要是借助屏蔽体实现电磁能量的阻挡和隔离,通过电磁屏蔽技术能够有效限制电磁屏蔽体内的电子能量,防止其泄露对外部设备产生电磁干扰。而且通过电磁屏蔽体还能够有效隔离外部的电磁干扰源,避免外部干扰源对内部设备和电子产品产生干扰。作为电磁屏蔽的有效技术,目前可以将其分为电磁场屏蔽、磁场屏蔽以及电场屏蔽三种类型。在电磁屏蔽中的一大关键因素是屏蔽材料,只有科学的选择屏蔽材料能够保证屏蔽作用的有效实现。一般选用高导磁率和高导电率的材料作为电磁屏蔽体材料,常见的主要由铝箔铜板、钢板等,另外还有金属镀层以及导电涂料等。在进行电磁材料选择中还必须要考虑屏蔽类型以及屏蔽要求。

3.2 滤波技术要素

图3 滤波技术原理图

屏蔽技术主要应用于防护辐射性电磁干扰,滤波记住的主要目的是实现不需要的传导性电磁干扰的有效抑制,一般将其作为电磁屏蔽的有效辅助手段。抑制干扰、分离信号是滤波技术中的两个主要应用,目前常见的滤波器主要包括电

科技论坛磁干扰滤波器和信号选择滤波器两种类型。在电源电路中引入滤波技术,主要为消除转换电路以及控制电路中产生的干扰。在高频系统中引入滤波技术,主要为抑制工作频段之外频带上的干扰。在信号线路中引入滤波技术的主要目的是消除无关频谱分量。3.3 接地技术要素对于电子产品以及电子设备而言,接地是重要措施之一。通过接提供参考零电平、保护人身安全等。接地的实质是系统某点和与某个电位基准间建立低阻抗通路。电子设备中的“地”有两种含义:“大地”和“系统基准地”“。大地”是以地球的电位作为零电位。“系统基准地”是指假设信号回路的基准导体为相对零电位,简称为系统地,但不是大地零电位。 一般接地有两种目的:保护接地,为了安全;工作接地,确保工作,提供电流通路。4 电子产品电磁兼容测试图4 电磁兼容测试内容4.1 电磁干扰度发射测试电磁干扰发射(EMI)测试在规范的测试环境中进行,相对简单直接,主要包括辐射干扰发射(RE)测试和告饶发射测试两个方面。其主要目的是测量分析电子设备、电子系统以及电子元器件对外传导和辐射的发射量。根据电子兼容规范的要求,传导发射测试的频率范围在150kHz~30 MHz,而辐射发射测试的频率范围在30MHz~1GHz,测量结果需要根据电磁兼容规范进行分析和判别,判断其是否符合标准要求,对于不合格的产品需要进一步进行整改。

4.2 电磁抗扰度测试

和电磁干扰发射测试不同,电磁抗扰度测试不仅需要规范的测试环境,而且需要在测试过程中增设相应的标准干扰信号。其实质是通过施加有用或无用实验标准信号来判别评价设备性能的一种测试方法。基本原理如图5所示。

图5 抗扰度测试方法原理图

在抗扰度测试过程中必须要保证被测设备处于正常工作状态,并且处于标准测试环境。测试结果由主观感受评定结果和客观评价结果两部分构成,主观感受主要针对性能评

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123(CE)2019.10科技论坛方式选用:(1)设备直线移动且距离较近,同时需要供电、供水等,可优先考虑选用拖链供电方式。(2)非直线移动设备供电或低温寒冷或风力较大的地区,应优先考虑使用滑触线方式。(3)粉尘特大,环境污染严重宜选用电缆卷筒方式,距离较长应选用多排滚筒式卷取方式。对于具体工程应探查工程实际设备运行环境,通过多次选型对照和并结合相近应用现场反馈经验,选取最适宜的供电装置。面的型钢导轨,当载流量或电压不满足时,还需配备铜母线或铜芯导线等做辅助线。易受温差大影响造成轨道接触挤压或离缝甚至变形,另外,由于部分供电装置处于全裸或半裸密封性差,不状态,故安全性较差 因此其缺点是安全性差,适用粉尘大尤其是铁磁性粉尘场合。 [4]2.3 拖链供电系统拖链供电系统作为新兴移动供电方式,最早应用在港口岸桥等集装箱的起重设备的供电,尤其是工程塑料新材料的应用,使拖链具有耐腐蚀、重量轻等优点,但其应用在散料输送设备易出现设备撒料进入拖链空隙,特别是雨季或粘性物料,造成清理困难及拖链卡阻损坏等问题。另外长距离大口径的拖链目前还主要依赖进口,成本造价昂贵,因此上述问题制约了该供电装置在散料输送设备上的推广应用。参考文献[1]陈汉青.7种电缆卷筒适用范围分析[J].水利电力机械,2007,29(11):150~158.[2]顾文溢,杨俊超.智能化卷缆装置变频电缆卷筒[J].港口装卸,2007,(11):6~8.[3]李斌贵.国外拖链供电技术简介[J].建筑机械,2005,(4):89~91.[4]郭继明.安全滑触线的原理和使用方法[J].机床电器,1996,(1):38~40.[5]梁振洪,左成兵.散料输送移动设备中电缆卷筒的应用及其电气控制[J].中国设备工程,2019,(5):38~40.3 特殊工况供电装置选用推荐综上所述,用户在选择移动式散料输送设备供电装置时,首先应着重考虑其安全性、可靠性和使用寿命,其次再考虑成本经济性。例如在一些特殊工况,供电装置可以按下列(上接第101页)障点并全线有电的,现场运行人员可以通过移动终端设备回填信息并终结故障工单。

实现线路故障跳闸-巡查试送-办理抢修申请-停送电操作全过程在系统流转,减少调度与现场运行人员的电话量。同时也减少调度员的记录量。提升抢修工作效率。

一步,不仅能简化配网调度的业务流程,又能够减少运行人员的工作量,有效地协助运行人员掌握电网线路的运行情况,进而确保地方电网的安全、稳定,提高了地方的经济效益,具有一定的技术革新意义。

参考文献

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及应用[J].智能电网,2015(3):272-278.

3 结语

综合智能告警作为农村配电网调度控制系统的核心功能,彻底解决了配网调度“盲调”问题,智能化运行数据采集模块已成为调度日常监控和故障处理分析的重要工具,通过对运行数据的有效利用,并不断的优化与改进系统功能,能够实现调度控制技术的精益革新。配电网故障信息数据智能交互系统,实现配网调度业务系统间的数据交互,是有效地利用综合智能诊断结果开展配网调度故障处理业务的关键

(上接第123页)

测,客观评价主要针对电流、电压等电参数的评价,在测试中还应该考量冗余度问题。

磁兼容试验[J].电子技术与软件工程,2019(11):101.[2]刘森,孙超,刘兆杰.控制类消防电子产品EMC试验

失效原因及改进措施探讨[J].消防技术与产品信息,2018,31(12):89-92.

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5 结论

电子产品的电磁兼容设计十分必要,在设计中必须综合考虑,分析电子产品的抗干扰能力以及自身性能,基于此进行电磁兼容测试,通过建立科学完善的电磁兼容测试能够为产品设计、产品更新与改进提供重要的指导,对电子产品性能的提升也具有重要作用。

参考文献

[1]何雨昂,李超,李光学,曲政,王岩.大功率电子设备电

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