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電磁兼容接地、屏蔽、磁環實例應用分析

嘉峪檢測網        2019-09-05 09:51

1、電磁兼容之接地問題

實例一:某系統設備在做422通訊串口的射頻場感應傳導測試,采用雙絞屏蔽線,開始采用的是單端接地,測試時出現的誤碼率高,幾乎沒有正確的數據,后來采用雙端可靠接地,通訊正常。

實例二:某系統設備在做視頻鼠標線的射頻場感應傳導的試驗時,在較低頻段(3M以下)時顯示器有波紋,上下閃動,后來將視頻線的顯示器側可靠接地,干擾明顯降低,幾乎不影響顯示。

分析:這兩種現象都是在做射頻場的感應傳導試驗時出現的,射頻場的感應傳導抗擾度試驗實質是:設備引線變成被動天線,接受射頻場的感應,變成傳導干擾入侵設備內部,最終以射頻電壓電流形成的近場電磁場影響設備工作 ,以低頻磁場為主。

雙絞線能夠有效地抑制磁場干擾,這不僅是因為雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積,而且因為雙絞線的每兩個相鄰的回路上感應出的電流具有相反的方向,因此相互抵銷。雙絞線的絞節越密,則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時,外界磁場在原來信號與地線構成的回路中產生感應電流的同時,也在屏蔽層與地線構成的回路中產生感應電流Is,Is也會感應出磁場,但是這個磁場與原來的磁場磁場方向相反,相互抵消,導致總磁場減小,減小了干擾。

 

2電磁兼容之屏蔽問題

實例三:某系統為機柜、機箱式結構,其中控制部分為機箱結構,子板總線板結構,子板均安裝面板。做靜電試驗時,接觸放電+5.5kv時,對主板面板及左右相鄰的面板進行靜電試驗時,控制板重啟或死機,后來在控制板附近的面板之間安裝指形簧片,系統在接觸放電±6.6kv時運行正常。

實例四:某系統試驗,用普通機柜,系統很敏感,對機柜引出線(通訊線)進行群脈沖試驗,采用耦合夾耦合方式,干擾一加上去,系統就不正常,在通訊線兩端增加磁環,效果不明顯,后來沒有辦法了,更換了屏蔽機柜,進行試驗,有明顯效果,做幾輪后,系統才會出現倒機想象,在通訊線進機柜處增加安裝磁環后,系統工作正常,幾輪試驗后,沒有出現倒機現象,系統工作都正常。

分析:現在很多系統都是機箱結構,即控制板、采集板、驅動板等都安裝在同一機箱中,進行數據交換與控制。安裝完成后各電路板會有一定的縫隙,靜電脈沖通過面板縫隙,分布電容向主板耦合,使電源失真或控制發生故障系統重啟、死機。在面板之間安裝指形簧片,使機箱成為一個良好的屏蔽體,由于電荷的“趨膚效應”,當有靜電干擾時,靜電會沿著表面泄放至大地,對內部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機柜對機柜的縫隙和門都進行了處理,縫隙處安裝導電簧片,門與機柜接觸位置安裝導電布襯墊,提高機柜的屏蔽效能,提高機柜整體的抗干擾性,群脈沖干擾的實質是對線路分布電容能量的積累效應,當能量積累到一定程度時就可能引起線路(乃至設備)工作出錯。通常測試設備一旦出錯,就會連續不斷的出錯,即使把脈沖電壓稍稍降低,出錯情況依然不斷的現象加以解釋。脈沖成群出現,脈沖重復頻率較高,波形上升時間短暫,能量較小,一般不會造成設備故障,使設備產生誤動作的情況多見。

 

3電磁兼容之磁環的作用

實例五:對一個機箱結構系統做群脈沖實驗,機箱內含有控制板、采集板、驅動板等,采集線、驅動線出機柜,需要做信號線群脈沖實驗,當干擾施加在采集線上時,所有的采集板上指示燈都閃爍,對采集回路進行分析,采集輸入有光電隔離器件,采集回線為動態的12V輸出,當干擾施加時,可能造成采集回線上的電壓失真,造成指示燈閃爍,找了一個閉合磁環,安裝在采集回線上,進行實驗,在某一極性下指示燈閃爍,說明磁環有作用,然后根據其阻抗特性,繞制2圈,實驗效果不明顯,后來試驗一下繞制3圈,結果,采集指示燈顯示正常,多次試驗,系統均正常。

分析:磁環對群脈沖干擾有很好的抑制作用,根據實際情況安裝在通訊線的兩端或一端,磁環有不同的阻抗特性,對干擾信號進行頻率分析,設計磁環的截止頻率正好落在干擾信號頻率附近,使磁環體現較大的阻抗性,來抑制干擾。

磁環的圈數影響磁環的阻抗特性,圈數越多,阻抗特性曲線向低頻率方向移動,即較低頻率下的阻抗越大,若此頻率比較接近干擾頻率時,就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術融入電子產品開發設計中,可以提高產品的安全可靠性,如果在實際測試中,某一方面存在缺陷,可以從電磁干擾的方式上入手進行一步一步測試,電磁干擾有兩種形式:傳導發射和輻射發射,從各自的耦合路徑進行查找。一個系統指標超標,可以先從輻射發射上解決,設備是否屏蔽良好,機殼上孔用導電布封住,導電布要與機殼良好接觸,再進行試驗,如果還超標,那就是干擾主要是傳導發射引起的,在設備機殼出口處安裝信號濾波器和電源濾波器,進行試驗,如果還超標,那就是干擾是通過電纜輻射和傳導發射出來,通過對屏蔽層的接地,減小地環路等措施必定能查找到原因并解決。

 
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來源:Internet

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