电磁兼容汽车电子（精选11篇）
电磁兼容汽车电子 第1篇
关键词：汽车电子,电磁兼容,标准
汽车电子电磁兼容标准主要分为以下几类:国际标准, 如ISO、CISPR、IEC等;地区标准, 如欧洲的EEC指令和ECE法规;国家标准, 如美国汽车工程学会 (SAE) , 德国电气工程师协会 (VDE) , 中国国家标准 (GB) 等;车厂企业标准有:德国的宝马、大众, 美国的通用、福特, 法国的标致, 日本的NISSAN等。
1 国际标准
1.1 ISO11452系列
ISO11452《道路车辆-窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰-零部件测试法》, 该系列标准规定了汽车电子抗窄带电磁辐射源产生的电磁干扰测试方法。ISO 11452包括11部分, 分别为:
ISO 11452-1《第1部分:概述和定义》;
ISO 11452-2《第2部分:电波暗室》;
ISO 11452-3《第3部分:TEM小室》;
ISO 11452-4《第4部分:线束激励法》;
ISO 11452-5《第5部分:带状线》;
ISO 11452-6《第6部分:平行板天线》, 该标准已于2002年撤销;
ISO 11452-7《第7部分:射频功率直接注入》;
ISO 11452-8《第8部分:磁场抗扰度》;
ISO 11452-9《第9部分:便携式发射机》;
ISO 11452-10《第10部分:扩展音频范围内传导骚扰的抗扰度》;
ISO 11452-11《第11部分:混响室》;
ISO11452系列标准中, 采用最多的是ISO 11452-2和ISO11452-4。
a.ISO-11452-2《电波暗室》
该测试标准对应的测试项目为辐射抗干扰测试, 目的是为了检验汽车电子设备对电磁场辐射的抗干扰能力, 目前最新版本是2004年11月1日发布第2版本。标准中建议的最大值为100V/m, 频率范围为80MHz~18GHz。
辐射抗扰测试必须在电波暗室中进行, 辐射磁场是通过天线将信号源中产生的电磁能量发射出去, 不同的测试频段所采用的天线也是不相同的。在测试中, 我们需要用到的天线有双锥天线 (80MHz~400MHz) 、对数天线 (400MHz~1GHz) 以及喇叭天线 (1GHz~18GHz) 。
b.ISO-11452-4《线束激励法》
2011年12月15日, ISO11452-4发布了最新版, 取代了ISO11452-4:2005标准。新版本最明显的改动就是把标准名由“大电流注入法”改为“线束激励法”, 在原来大电流注入 (BCI) 法上, 又增加了新的管状波耦合器 (TWC) 法。BCI法具有实施方便 (测试只需在屏蔽室内进行) 且成本低 (在400MHz及以下频率测试中不需要使用高功率的功率放大器) 的优点, 但是在高频段时, BCI法的注入效率会大大降低, 其使用频率一般不超过400MHz。所以, 在新版本标准中又增加了管状波耦合器 (TWC) 法, 测试频率可到达400MHz~3GHz。
1.2 ISO 7637系列
该系列标准所关注的是道路车辆及其挂车中电瞬态骚扰的问题。它涉及瞬态发射、沿电源线的瞬态传导以及电子部件对电瞬态的潜在敏感性。
ISO 7637系列标准规范了由传导和耦合引起的电子设备电骚扰的测试方法, 主要分为三个部分:
ISO7637-1《第1部分:一般描述和定义》;
ISO7637-2《第2部分:沿电源线的电瞬态传导》;
ISO7637-3《第3部分:除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射》;
(1) ISO7637-2《沿电源线的电瞬态传导》
2004年版本的ISO7637-2规定了以下试验脉冲波形, 这些试验脉冲只是典型脉冲的特性, 并没有涵盖所有可能出现在车辆上的各种瞬态:
pulse1:模拟电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象;
pulse2a:模拟由于线束电感的原因, 使得与DUT并联的装置内电流突然中断而引起的瞬态现象;
pulse2b:模拟直流电机充当发电机, 点火开关断开时的瞬态现象;
pulse3a/b:模拟由开关过程引起的瞬态现象, 这些瞬态现象的特性受线束的分布电容和分布电感的影响;
pulse4:模拟内燃机的起动机电路通电时产生的电源电压的降低, 不包括起动时的尖峰电压;
pulse5a/5b:模拟抛负载瞬态现象, 即模拟在断开电池 (亏电状态) 的同时, 交流发电机正在产生充电电流, 而发电机电路上仍有其他负载时产生的瞬态;
最新版的ISO7637-2标准于2011年3月1日发布, 代替了2004年版本。最新版对pulse4与pulse5波形做出了调整, 将其移至ISO16750-2《电力负荷》测试标准中。pulse1与pulse2a的测试次数原为5000次调整为500次, 缩减了测试的时间。验证pulse 2b的条件原为0.5Ω的条件, 因电流大会致使电压下降, 不易进行查验, 所以验证条件调整为No load状态。并特别新增了Annex F, 利用一些电子开关来模拟暂态的测试条件, 这也是国际车厂制定的企业标准中经常应用的测试方法。
(2) ISO7637-3《除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射》
该标准规定的检测项目是为了验证汽车电子零部件对耦合到非电源线路的电瞬态发射的抗干扰性。2007年发布的最新版本标准中给出的试验脉冲包括快速电瞬态试验脉冲a和b以及慢速电瞬态试验脉冲:
快速电瞬态试验脉冲a和b:模拟开关过程中产生的电瞬态;
慢速电瞬态试验脉冲:模拟较大的感性负载电路中断时会出现的电瞬态现象;
根据汽车电子设备的抗扰性试验长期积累的经验表明, 模拟瞬态耦合现象的试验是必要的, 这样才足以涵盖各种电干扰及电磁干扰。
1.3 ISO 10650《道路车辆-静电放电的电骚扰试验方法》
该标准规定了汽车电子设备的静电放电试验方法, 模拟以下三种放电情况:装配过程中的产生的静电放电、维护人员产生的静电放电、司乘人员产生的静电放电。
2008年发布的最新版标准中, 针对无源器件的相关特性, 与在汽车环境下人体模型实际放电模式, 制定四种放电模块, 即模块150p F/2000Ω, 模块330p F/2000Ω, 模块150p F/330Ω, 模块330p F/330Ω。2000Ω电阻的试验代表人体直接通过皮肤放电, 而330Ω的电阻试验则代表人体通过金属部件, 如工具、钥匙、戒指等放电。用330Ω电阻的试验要比2000Ω电阻的试验要来的严格。静电放电方法包括直接放电和间接放电, 放电模式分为空气放电和接触放电。
1.4 CISPR 25《车辆、船和内燃机-无线电骚扰特性-用于保护车载接收机的限值和测量方法》
该标准由国际无线电干扰特别委员会发布, 规定了从150k Hz到2.5GHz频率范围内的无线电骚扰限值和测量方法, 为来自汽车电子设备的电磁发射设定限值, 用以保护车载接收装置免受干扰。符合该标准的汽车电子设备的测试方法有传导发射和辐射发射。传导发射分为电压法和电流探头法;辐射发射分为ALSE法、TEM小室法以及带状线法。
上述这些国际标准组成了汽车电子电磁兼容标准的基本框架与主要考核项目。
2 地区的相关标准
地区标准有:欧盟指令2004/104/EC标准和欧洲法规ECE R10标准。
2004年11月13日, 最新版本的欧盟指令2004/104/EC在欧洲官方期刊OJ上发布, 该指令目的是:控制无用的传导发射与辐射发射以及保护自身及邻近或附近车辆上的电气器件或电子设备的正常运行, 提高汽车抗骚扰能力;2004/104/EC指令目前所包含的汽车电子零部件测试项目有:窄带电磁辐射发射、宽带电磁辐射发射、辐射发射抗扰度、传导抗扰度和传导发射。
欧洲法规ECE R10《关于车辆电磁兼容性能认证的统一规定》, 内容与2004/104/EC基本相同, 不同的是ECE R10相比2004/104/EC增加了一些条款和测试要求。
3 我国国家相关标准
我国电磁兼容标准起始于20世纪60年代, 迅速发展于80年代。我国电磁兼容标准绝大多数引自国际标准, 其来源包括:ISO、CIPSR、IEC等。截止2016年, 我国制订/修订了许多汽车电子相关的电磁兼容国家标准, 形成了较为完善的电磁兼容标准体系。
我国相关标准有:GB/T 18655-2010《车辆、船和内燃机-无线电骚扰特性-用于保护车载接收机的限值和测量方法》 (等效于CISPR25:2008) ;GB/T 19951-2005《道路车辆-静电放电的电骚扰试验方法》 (等效于ISO 10605:2001) ;GB/T 21437.3-2012《道路车辆-由传导或耦合引起的电骚扰第3部分:除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射》 (等效于ISO 7637-3:2007) ;GB/T21437.2-2008《道路车辆-由传导或耦合引起的电骚扰第2部分:沿电源线的电瞬态传导》 (等效于ISO 7637-2:2004) 。
4 企业相关标准
目前国际上大型的汽车厂商都有自己有关电磁兼容方面的企业标准, 如:德国的宝马、大众, 美国的通用、福特, 法国的标致, 日本的NISSAN等。这些电磁兼容标准都是以国际现有的相关标准 (如ISO、CIPSR、IEC) 为依据, 并根据自身特点加以修改, 最终形成了各具特色的EMC标准体系。大多数情况下, 企业标准都要比国际上通用的标准要求更严格。
例如:日本NISSAN (28401NDS02) , 沿电源线瞬态传导抗干扰试检测项目中除了包含ISO7637-2标准定义的所有波形外, 还增加了自定义的pulse1bis;pulse3a的脉冲频率也从ISO7637-2中规定的恒定100KHz变成1KHz~100KHz的扫频。例如, 标致 (PSA B217110-C) , 其测试项目已达到30项之多, 大电流注入 (BCI) 的测试要求为300 m A (闭环法) , 而ISO11452-4中建议的最大值为200m A。
除此之外, 国内的车厂, 比如上海汽车、长安汽车、东南汽车等, 经过不懈的努力与尝试, 也都已经建立了较为完善的电磁兼容标准体系以及发展规划。
5 结束语
汽车电子设备的电磁兼容性能对提高国内汽车产品的竞争力非常重要, 在国内日益受到重视。对汽车电子电磁兼容标准进行研究, 可以更全面地对汽车电子设备进行电磁兼容检测, 保证产品无论是在干扰或抗扰性能方面都能够符合标准要求, 从而提高汽车的安全性、可靠性以及舒适性。
参考文献
[1]邓云峰.汽车电子零部件电磁兼容标准[J].认证技术, 2010, 3:51-52+55.
[2]康巍.汽车OEM电子零部件电磁兼容测试体系的发展趋势[J].安全与电磁兼容, 2014, 5:9-10.
[3]INTERNATIONAL STANDARD.ISO11452-2.道路车辆-窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰-电波暗室[Z].2004-11-01.
[4]INTERNATIONAL STANDARD.ISO11452-4.道路车辆-窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰-线束激励法[Z].2011-12-15.
[5]INTERNATIONAL STANDARD.ISO 7637-2.道路车辆-由传导和耦合引起的电骚扰-沿电源线的电瞬态传导[Z].2011-03-01.
[6]INTERNATIONAL STANDARD.ISO 7637-3.道路车辆-由传导和耦合引起的电骚扰-沿除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射[Z].2007-07-01.
[7]INTERNATIONAL STANDARD.ISO 10605.道路车辆-静电放电产生的电骚扰试验方法[Z].2008-07-15.
机载电子设备电磁兼容检测软件设计 第2篇
机载电子设备电磁兼容检测软件设计
提出了一套针对机载电子设备电磁兼容性检测系统的辅助测试软件设计的整体方案.该软件紧密结合用户的.需求并充分考虑到操作人员的知识结构,具有智能化提示和分析、评估等功能,能够引导操作人员从初步分析人手,然后结合实际测试进一步对初步分析得到的结论进行验证、评估和最终判定,结果以评估报告的方式给出,并在需要时给出专家解决意见.该软件适应于实际需要,可以大大提高问题解决的时效,对装备任务的顺利实施和维护保障具有重要的实用价值,是检测系统的重要组成部分.
作 者：郭岩 邴洋海 赵鲁宁 GUO Yan BING Yang-hai ZHAO Lu-ning 作者单位：中国人民解放军驻沈阳飞机工业(集团)有限公司,军事代表室,辽宁,沈阳,110034 刊 名：飞机设计 英文刊名：AIRCRAFT DESIGN 年，卷(期)： 29(5) 分类号：V260.5 关键词：机载设备 电磁兼容 检测系统 软件设计高校电子阅览室电磁污染现状研究 第3篇
【关键词】高校图书馆；电磁辐射；电磁污染；现场监测
电磁污染就是电场和磁场的交互变化产生的电磁波，其向空中发射或泄露就是电磁辐射。这种电磁辐射是一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质，过量的电磁辐射就造成了电磁污染。电磁辐射作为高校图书馆污染家族的生力军，具有很强的隐蔽性。据有关医学资料报道：长期处于高电磁辐射的环境中，必将会影响人体的循环系统、免疫、生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症，长期、过量的电磁辐射还会引起视力、记忆力下降，严重者可导致视网膜脱落[1]当前高校图书馆电子阅览室的电磁辐射强度到底超不超标，为了弄清实事，不久前笔者利用专业设备对滨州市多所高校图书馆电子阅览室电磁辐射现状进行了监测，并对监测数据结果进行了比对分析，现已初步掌握滨州市高校图书馆电子阅览室电磁辐射状况的第一手资料，这对于我们今后开展图书馆室内环境污染的监测防治，进一步改善在馆人员的环境状况具有重要的现实意义。
1.监测的对象及方法
笔者选取了滨州市四所高校图书馆的电子阅览室作为监测对象，每个被监测室设5个监测点，将其平均值作为室内环境电磁辐射强度的监测值。对操作人员，选择操作者的眼睛和手掌所在位置处以及操作者后脑处，作为电磁辐射强度的监测点，因为电脑最主要辐射部位为显示器，由于电子阅览室摆放了大量的电脑，空间相对比较拥挤，其行距基本不到1m，使前排电脑操作者的后脑正对后排电脑显示器突出的后部，而显示器后部电磁辐射强度大，从而使室内操作者后脑所受辐射大。
2.监测的设备及依据
测试设备，采用西班牙波控SMP-560型多探头电磁场辐射测量仪。所得监测值为监测点处频率范围在1OOkHz ～3GHz的电磁波所产生的综合电场强度（V/m）。采用评价标准为《环境电磁波卫生标准》（GB 9175-88） [2]、《电磁波辐射防护规定》GB8702-88[3]。根据相关标准，高校图书馆属安全区，需按一级标准进行评价。所测电脑电磁辐射频率范围含盖了长波、中波、短波、超短波、微波，属于标准中的混合波段，其综合电场强度标准限值由复合场强加权确定，为5 ～10 V/m之间。电脑最主要辐射部位为VDU，我国电磁学专家对多处电脑VDU电磁辐射的强度和频率作了多次监测，测试结果显示：电磁辐射频率范围在150kHz ～500MHz，即包括射频辐射和微波辐射[4]。
3.现场监测
笔者于2015年9月上旬至11月上旬携带仪器设备，在有关工作人员的配合下，先后对滨州市四所高校图书馆电子阅览室进行了现场监测。对室内监测时，要求关闭日光灯、手机等其它具有辐射的设备，以便排除其它干扰因素。
3.1电脑开机数量及开机时间对环境电磁辐射强度的影响
选定电子阅览室，在其正中央，距离地面垂直高度1.3m处；在同一高度上，以房间中心为圆点（设为A点），根据房间的大小在2m或5m为半径的圆周上等距离分布的4个点（设为BCDE点）。监测值为环境电磁波强度，而不是近距离接触辐射源的辐射强度。
从表1中可知，不同数目电脑开机前后相比，环境电磁辐射强度没有太大增加，电脑所产生的电磁辐射对环境的整体影响并不突出。这是因为电磁辐射随距离衰减得很快，因此电脑对整个环境辐射强度的影响是不明显的。电脑电磁辐射的危害主要在于它对于近距离接触电脑的人群的危害。随着室内电脑开机时间的延长环境电磁辐射强度值没有随之呈现增长趋势。这是因为电磁辐射是能量传播，其在空间某一点的强度不会随时间积累而增长。根据表一，利用SPSS软件，计算环境电磁辐射强度值与室内电脑的开机数量和开机时间的相关系数，均为0.263（p=0.343）；因此室内电磁辐射强度与二者均不相关。综上所述，开机的数量对于被测室内电磁辐射强度大小无显著性差别，而且与室内电脑开机时间的长短也无关。
3.2 电子阅览室开、关机环境电磁辐射强度监测
表2可以看出，开机前后被监测的室内环境电磁辐射强度没有显著性改变。均低于0.5 V/m。各高校图书馆电子阅览室，整体都符合电磁环境安全标准。即使这样，读者如果与电磁辐射源长时间近距离的接触身体必将受到一定危害。
3.3 操作者前、后方不同距离处电磁辐射强度平均值的监测分析
电子阅览室内显示器屏幕前、后方不同距离处的电磁辐射强度进行监测，其监测平均值见表。
由表3可以发现：CRT屏幕前、后电磁辐射强度都是随着与屏幕距离的增大而很快衰减，LCD屏幕从屏幕中心处到40cm处电磁辐射强度值相对比较低，建议为了读者的身体健康，有条件的图书馆应使用或更换液晶显示器（LCD）。据调查结果发现操作者通常在距离显示器屏幕前后方40cm处操作电脑，即接近电脑使用者操作电脑时眼睛所处位置处，测得的电磁辐射强度均低于5v/m。在40cm外的电磁辐射强度均<1v/m，参照国家环境电磁波卫生标准（安全值为5 ～10v/m），则电脑使用者通常眼睛处的电磁辐射强度为安全值内，对人体无伤害。但如长时间暴露在此环境下，由于辐射剂量在体内的长期积累将会对人体产生伤害。
4. 结论
通过对滨州市高校图书馆电子阅览室电磁辐射情况的监测与分析，掌握了高校图书馆读者使用微机及受其电磁辐射污染的状况。现场监测数据经过分析可以得出以下结论，各被监测单位使用的微机未对室内整体电磁环境造成显著影响。且被监测对象中心电磁辐射强度均低于0.5 V/m，电子阅览室及办公室内整体的电磁环境为安全限值内。
此次监测可以发现，高校图书馆电子阅览室电脑按行排列过于紧密，前后两行之间距离一般不到lm。电脑开机时，屏蔽不好的CRT显示器后方突出部位辐射强度很大，而前排电脑使用者后脑及背部与其相隔距离在10cm～30cm之间甚至更小，所受辐射强度超过或接近安全值，这一点不容忽视。因此，电子阅览室电脑按行摆放时应加大行距，或采取相对式布局方式。
对于微机操作者的操作位置的测量显示，操作电脑时，操作者通常距离显示器屏幕前方40cm ～50cm，现场监测结果表明距离屏幕前方40cm以外的辐射强度值在安全值内，因此通常在显示器前方的操作距离内是安全的。近距离操作者的辐射强度值偏高，因此对于长时间近距离上网的读者，图书馆可以采取必要的保护措施，如设置提示牌、限时断网等方式来保障读者的身体健康。
参考文献：
[1] 史承业.高校图书馆电磁污染及其防护[J].科技情报开放与经济，2004（9）：67-68.
[2] 《环境电磁波卫生标准》（GB 9175-88）.
[3] 《电磁波辐射防护规定》（GB8702-88）.
关于汽车电子的电磁兼容性分析 第4篇
关键词：汽车电子,电磁兼容,电磁干扰,电子技术
引言
随着科学技术的不断发展,如今汽车内的电子设备的数目也在不断增加,汽车电子设备所处的电磁环境变得更加错综复杂,如何提高汽车电子设备的电磁兼容性,对于保证汽车的行驶安全乃至整个汽车行业的快速发展都具有重要的意义。汽车是一个典型的机电高度一体化的系统,特别是在采用电子控制系统之后,强烈的电磁干扰会对车内电子设备的正常运转产生巨大的影响,汽车电子电磁兼容性分析的重要性也变得更加突出。
1.汽车电子电磁兼容性分析的必要性
汽车电子的电磁兼容性主要指的是在汽车的运行过程中,汽车的电子设备不会由于产生相互干扰而无法正常工作。对汽车电子的电磁兼容性进行分析,其作用主要体现在以下方面:(1)能够在设计阶段及时发现潜在的各种电磁干扰性问题,可以有效的避免量产之后所带来的财产损失;(2)可以及时发现电磁干扰性问题所导致的各种安全隐患,从而能够为汽车的安全行驶提供更有力的保障。
2.汽车电子系统电磁干扰因素分析
2.1电磁干扰的主要来源
当前汽车所处的电磁环境相当复杂,其不仅要面临车内电子设备所产生的电磁干扰,同时还会受到外部电磁环境的威胁。总而言之,汽车电子所受的电磁干扰主要来源于以下几个方面:(1)点火系统所产生的电磁干扰,在汽车点火时火发塞在产生火花的同时也会向外放出电磁波,从而容易对周边的电子设备产生干扰;(2)电感性负载工作时所产生的电磁干扰。汽车上的电机、开关按钮等带有电容或者是电感设备在工作时均会向外辐射电磁波,特别是在启停或者开关的瞬间,所产生的电磁辐射相当严重。(3)外部环境所带来的电磁干扰。汽车在行驶的过程中外部的雷达信号、移动通信信号,甚至是周边的变电站和高压供电线都会对车内的电子设备产生一定程度的电磁干扰。
2.2电磁的主要干扰途径
传导干扰、辐射干扰和感应干扰是电磁干扰的三种主要形式。传导干扰指的电磁通过设备连接电路之间的共用导体进行传播,特别是当相连的两个设备共用同一电源线或者是地线时,该问题十分明显。辐射干扰主要是产生在距离较远的两个电子设备之间,由于电磁波可在空气中自由传播,即使两个电子设备之间没有相互的物理连接,辐射的电磁波也可能会对其正常运转产生影响。感应干扰通常发生在距离较近但又没有实际物理连接的两个电子设备之间,感应干扰又可分为电感应干扰和磁感应干扰,其中电感应干扰更为常见。
3.汽车电子电磁兼容性分析的工作流程
汽车工作时的电磁环境十分复杂,电磁兼容性分析时往往难以面面俱到,从成本的角度考虑,很多时候都是突出重点,有所取舍的对主要设备的电磁兼容性进行评估。在进行汽车电子电磁兼容性分析时,首要任务便是明确汽车所要实现的功能,然后再根据实际的需求去选择相应类型的元器件。在完成了组件的选择工作之后再对组件的布局和分布进行优化,同时检查所用的通信电缆能否达到电磁兼容性的需求。完成初步的布局与装配工作之后,再进行运行测试,通过实际的测试工作发现潜在的电磁干扰,并根据实际出现的问题对结构布局、线路布局以及电子设备的选型进行优化,以使电磁兼容性能够达到规定的要求。
4.改善汽车电子电磁兼容性的方法
4.1避免电磁干扰的产生
改善汽车电子电磁兼容性的首要工作便是设法从源头上抑制电磁干扰的产生,为了尽量减少电磁干扰的产生,需要做好以下方面的工作:(1)在满足使用要求的前提下,最大限度的降低设备的使用功率,从而能够极大的降低干扰源的强度;(2)选择电磁辐射小的硬件设备,例如选择能够有效降低换向时产生电弧的层片式电刷,采用使用低频芯片的控制单元等;(3)对车内的电气布局进行优化,对过添加辅助设备的方式抑制电磁的产生,例如给需要经常启停的大功率电子设备配置电弧抑制器,为电机内部的感性电路配置电容性滤波器等。从成本的角度考虑,只要能将干扰的产生抑制在允许的范围之内即可,不必过于追求过高的抑制效果。
4.2抑制干扰的传播
抑制干扰的传播是电磁干扰抑制的一种常用手段,在实际的运用中最为常见的便是采用屏蔽、吸收、隔离或者是平衡配线的方式来阻碍电磁干扰的传播。抑制干扰的传播需要做好如下工作:(1)通过添加金属壳体等方式对主要的设备进行电磁屏蔽,例如采用易于吸收电磁波的材料做发动机的壳体,从而使得点火时产生的电磁波难以传播出来;(2)采用带有屏蔽作用的通信线缆,这一方面可以抑制内部通信信号对外部电子设备产生干扰,另一方面也可以有效的避免内部通信信号受到外部电磁信号的干扰;(3)对于较长的传输线路,应该添加必要的滤波设备,及时去滤除传输过程中所受到的干扰;(4)对线束的布局进行优化,特别是要保证不同功率电路之间的距离,尽量避免相邻线路之间的感应干扰和辐射干扰。
4.3降低设备接收干扰的强度
降低设备接收干扰的强度,主要是从接收设备自身的因素入手,减少设备所受到的电磁干扰。当前主要是通过减少电子设备的辐射面积、增大与干扰源的距离或者是提高线路的信噪比等方式来降设备所接收的电磁干扰,不过由于汽车的整体空间结构有限,以上方式的调解效果也十分有限。随着汽车电子技术的不断发展,如今更多的是通过提高电子设备自身的抗干扰性以减少电磁干扰对电子设备所带来的影响。
5.结语
汽车电子的电磁兼容性分析涉及的内容较多,但是其作用不容忽视。提高汽车电子设备的电磁兼容性,不仅有利于为电子设备的正常运行提供更有力的保障,还能为有效的提高汽车的整体性能,增加其市场竞争力。
参考文献
[1]干俊.汽车电子PCB电磁兼容设计分析[J].数字技术与应用,2016(1).
[2]翟文涛.汽车电子控制系统的电磁兼容性研究[J].科技与企业,2015(2).
电磁兼容汽车电子 第5篇
班
开课信息: 开课日期（天数）2014/1/13-14
上课地区 上海-闸北区
课程编号：KC4694 费用 3000
更多: 无
招生对象
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从事开发部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、测试经理、工程师 【主办单位】中 国 电 子 标 准 协 会 培 训 中 心
【协办单位】深 圳 市 威 硕 企 业 管 理 咨 询 有 限 公 司 课程内容
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培训地点：2014年1月13-14日，上海；
培训费用：3000元/人（含培训、资料、午餐费）。
培训对象：从事开发部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、测试经理、工程师 随着中国加入WTO，如何使自己的产品在国际及国内市场中满足电磁兼容（EMC），从而快速低成本的取得相关认证，许多企业面临这样一个现实问题！但目前大多电子企业研发人员没有很好掌握EMC的设计方法和建立一套完善的EMC流程，导致多数产品在后期不能顺利的通过测试与认证，影响了产品的上市进度。为了帮助企业导入正确EMC设计策略,同时研发工程师掌握正确的EMC设计方法，从产品设计源头解决EMC问题，将可以减少许多不必要的人力及研发成本，缩短产品上市周期，中国电子标准协会
决定分期组织召开“电子产品的电磁兼容性设计、测试和对策技术培训班”现将具体事宜通知如下：
课程提纲：课程大纲根据报名学员要求，上课时会有所调整。
一、电磁兼容试验问题概述 1 电磁兼容的基本定义
电磁兼容测试标准的标准体系 3 电磁兼容的试验内容 电磁兼容标准标准化试验和可信度
二、脉冲群抗扰度试验的要点及其对策 1 脉冲群瞬变干扰的形成原理 2 脉冲群发生器的基本线路及其波形 3 脉冲群试验的配置和布局 脉冲群的实验室型式试验方法和注意点 新的脉冲群抗扰度试验国家标准和目前尚在沿用的试验方法差异性说明 6 脉冲群干扰的抑制
三、常用抗扰度标准新旧版本的差异与理解 1 静电放电抗扰度试验 2 射频辐射电磁场抗扰度试验 3 脉冲群抗扰度试验 4 浪涌抗扰度试验 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
四、电子设备电磁骚扰发射的定性测试 1 比较“正规”的辐射发射定性测试方案 2 比较“正规”的传导发射定性测试方案 3 定性观察的辐射发射测试方案 4 定性观察的传导骚扰发射测试方案
五、电磁兼容故障诊断和常用处理方法 1 设备的辐射发射超标问题 2 设备的传导发射超标 设备的静电放电抗扰度试验不合格 4 设备的射频辐射电磁场抗扰度试验不合格 5 设备的脉冲群干扰抗扰度试验不合格 6 设备的浪涌抗扰度试验不合格 设备的射频场感应所引起的传导抗扰度试验不合格 8 设备的电压跌落、短时中断抗扰度试验不合格
设备在调试过程中的电磁兼容性故障定位
六、电子设备的电磁骚扰问题分析和抑制技术概述 1 电子设备的电磁骚扰发射问题 2 电子设备的电磁骚扰发射原因分析 3 电子设备电磁骚扰发射的性质分析 4 电子设备的电磁骚扰抑制技术概述
七、电子设备辐射骚扰测试和常用抑制技术 1 电子设备的辐射发射 通过减小环路面积来减小电子设备的辐射噪声 3 通过采用缓冲吸收来降低电子设备的高次谐波成分 4 电子设备印刷线路板的设计
八、电子设备传导骚扰和电源线输入滤波器 1 电子设备传导骚扰测量结果的数值分析 2 电子设备传导骚扰的一般抑制技术 3 电源线滤波器的作用 4 电源线滤波器插入损耗的测量 5 电子设备输入滤波器的设计 6 电子设备输入滤波器中电感器的设计 电源线滤波器中电容耐压、泄漏电流和选择问题 8 滤波器的内部装配 9 滤波器的安装和使用
九、电子设备的瞬变干扰抑制问题 1 电磁干扰 2 瞬变干扰吸收器件 3 铁氧体抗干扰磁芯 4 隔离变压器
十、电子设备的电磁兼容设计，试验和对策案例分析 案例1：电磁干扰问题的诊断和整改步骤 案例2：不间断电源的电磁兼容问题的处理 案例3：开关电源高频变压器的屏蔽层应用问题
4：由多个开关电源组成的电源系统的电磁兼容性考虑 案例5：便携式智能温度计开关电源的电磁兼容性设计 案例6： 开关电源电磁骚扰发射问题的排查及解决 案例7：在电源线上使用铁氧体抗干扰磁芯 案例8：由通信设备集线器电源引起的辐射发射超标 案例9：开关电源的电磁兼容性设计,试验和对策例 案例10：设备内部电源布线不当造成的辐射超标 案例11：错误接地线引起的辐射超标
案例12：屏蔽电缆屏蔽层接地小辫引起的设备辐射问题 案例13：印刷电路板的不良布线引起设备辐射超标 案例14：印刷电路板局部地平面布局不良与设备辐射超标 案例15：电容器的容量对集成电路电源去耦效果的影响 案例16：防雷器件的正确安装
案例17：两个在机房增设浪涌保护器的实例 案例18：在浪涌试验中因磁珠使用不当造成损坏问题 案例19：电源滤波器的安装使用问题
案例20：同类产品，不同布局引起的传导骚扰超标问题
案例21：对于有数字和模拟器件混合线路的设备的数字地和模拟地正确接法 案例22：房间电加热器浪涌抗扰度试验不合格问题处理 案例23：对电子变压器传导发射和浪涌抗扰度试验不合格的整改 案例24 带碳刷的电动机的电磁兼容解决方法 案例25 小家电产品电磁骚扰发射情况的改进例 案例26：改进线路设计来提高设备的抗干扰能力 案例27：开关电源输出纹波和噪声的测量和抑制 案例28：工业自动化设备的结构与电磁兼容试验
讲师介绍
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 钱振宇
电磁兼容汽车电子 第6篇
关键词：电子设备，机箱电磁屏蔽，缺陷，对策，分析
引言：
当前机箱的电磁屏蔽功能设计已经成为各类电子产品设计的必要环节，且机箱的电磁屏蔽功能比电路本身更优秀，因此目前针对电子设备机箱本身的电磁屏蔽功能设计越来越受到重视，并衍生出了相应的研究领域和产业化发展。而由于电子设备机箱与设备之间的非关联性，导致其很难发挥出足够的电磁屏蔽效果，因此设计者开始探究将外部机箱与电子设备本身相关联的方式，来提高电磁屏蔽效果，提升设备运行质量。
1. 电磁干扰概述
1.1. 电磁干扰原因及特点
电磁干扰主要由设备本身产生和外界干扰两种，设备本身的电磁干扰主要是由于设备启动时的瞬时强电磁感应在设备周围产生的干扰，往往会引起设备的使用寿命降低、设备精度降低等故障；外部电磁干扰主要是由于其他电子设备运行时产生的电磁通过机箱缝隙和设备外接线路传导至设备电路，进而对设备运行产生干扰。而外部干扰对电子设备的危害远大于自身电磁干扰，因此降低外部干扰是提高设备运行稳定性的主要方式。
1.2. 电磁屏蔽概述
电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一区域感应和辐射传播的方法。目前的各种电子设备，尤其是军用电子设备，通常都有金属壳体（机箱或机柜） ，它除了机械支撑和保护作用外，还兼有电磁屏蔽的功能，这包括两方面的问题：其一，设备的对外电磁辐射会污染电磁环境，影响其它设备的正常工作；有的设备还会造成信息泄露等。其二，设备在外界电磁干扰的影响下，会引起工作紊乱，甚至损坏设备。因此，机箱对电子产品电磁兼容性能的影响已引起人们的普遍重视。
电磁屏蔽一般分为两种类型：一类是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响，另一类是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。
静电屏蔽应具有两个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。电磁屏蔽不但要求有良好的接地，而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性，对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。
2. 机箱电磁屏蔽缺陷及对策分析
2.1. 机箱电磁屏蔽缺陷
机箱电磁屏蔽的效果会受到机箱设计、机箱工艺和机箱材料等因素的影响，常见的机箱屏蔽结构主要是由金属构成，大约能够提供至少100db的屏蔽效果。机箱电磁屏蔽的要点有两个，一个是要确保机箱的导电性能连续，也就是首先机箱本身是完整的导电体，不存在电流运行死角，其次要确保机箱的接地，确保电流的运行存在回路；另一个就是要避免带电替穿过机箱。在电子设备的实际运行环境中，以上两者受工艺和技术的限制，都难以理想的实现。电子设备的运行必须有电源的接入，这些电源接口就成了电磁外溢的主要途径，因此如何降低线路接口位置的电磁传到，就成了影响机箱电磁屏蔽整体功效的关键。目前针对机箱电磁屏蔽功效提升的研究也主要集中在线路穿过位置的空隙处理上，并取得了一定的成效。
2.2. 机箱电磁屏蔽缺陷对策分析
除了使孔洞的尺寸远小于电磁波的波长， 用辐射源尽量远离孔洞等方法减小孔洞泄漏以外， 增加孔洞的深度也可以减小孔洞的泄漏， 这就是截止波导的原理。
另外， 通风口可使用穿孔金属板， 只要孔的直径足够小， 就能够达到所要求的屏蔽效能。当对通风量的要求高时， 必须使用截止波导通风板（ 蜂窝板） ， 否则不能兼顾屏蔽和通风量的要求。如果对屏蔽要求不高，并且环境条件较好， 可以使用铝箔制成的蜂窝板。这种产品的价格低， 但强度差， 容易损坏。如果对屏蔽的要求高， 或环境恶劣（ 如军用环境） ， 则要使用铜制或钢制蜂窝板， 这种产品各方面性能优越， 但价格高昂。
一般情况下， 屏蔽机箱上不同部分的结合处不可能完全接触， 只能在某些点接触， 这构成了一个孔洞阵列。缝隙是造成机箱屏蔽效能降级的主要原因之一。在实际工程中， 常常用缝隙的阻抗来衡量缝隙的屏蔽效能。缝隙的阻抗越小， 则电磁泄露越小， 屏蔽效能越高。
因此可以通过以下方式来降低缝隙的电磁泄露：
首先，可以通过增加导电的焊接接触点来降低缝隙的尺寸，同时使用机械车床来进行电子设备机箱表面的抛光，从而提高螺丝、铆钉等紧固件的密实度；
其次，可以在设备的搭接位置预留更多的金属板，从而增加焊接后的密封性能，降低电磁逸出的可能性，提高电磁屏蔽性能。
最后，可以采用先进的材料增加电子设备机箱的电磁屏蔽性能，如选用合适的电磁密封垫，这是一种能够用于设备焊接缝隙处填充的导电物质，在使用后能够产生灌装液体密封垫处防水溢出的效果，从而有效的阻挡电磁干扰。
3.结语：当前的电子设备机箱电磁屏蔽理论和应用实际都已经取得了巨大的研究成果，并为提高电子设备的兼容性提供了可靠的保证，极大的降低了工业生产过程中电子设备之间的电磁干扰影响。然而应该看到，虽然目前提升电子设备机箱电磁屏蔽功效的措施有多种，却不能从根本上去除电磁干扰，因此并不能单纯的依靠机箱的电磁屏蔽功能来提高设备兼容性，有必要对电子设备本身与机箱之间的联合降磁方式进行研究，探索更为行之有效的电子设备电磁屏蔽方式。
参考文献：
[1] 吴贤，杜平安，聂宝林，毛湘宇. 带缝隙腔体电磁屏蔽特性的数值模拟研究[J]. 工程设计学报. 2011（03）
[2] 石峥，杜平安，刘建涛. 缝隙结构电磁屏蔽特性数值仿真建模方法研究[J]. 系统仿真学报. 2009（24）
作者简介：
电子设备的电磁兼容设计 第7篇
关键词：电子设备,电磁兼容设计
随着电子技术的不断发展, 电子设备系统的复杂度也越来越高, 电子设备不可避免地在周围电磁场电平较大的环境中工作, 而电子设备的系统内部也容易发生相互电磁干扰的问题。若不能提高电子设备在电磁场环境中的适应力, 妥善解决电子设备自身的电磁兼容性, 电子设备的性能将无法得到正常的发挥。如何改善电子设备的兼容设计已经成为电子设备设计者所重点关注的问题, 需要在基于对电子设备电磁干扰源头的分析上, 对电子设备的电磁兼容设计提出相应的方案。
1 电子设备电磁干扰因素的分析
给电子设备带来电磁干扰的因素总体可分为两类, 即外部因素与内部因素两种, 两种干扰方式均具有重要的影响。
1.1 外部因素
外部因素所带来的干扰是指排除电子设备及系统以外的因素给电子设备所带来的电磁干扰。其干扰方式主要由以下几种:
1) 高电压或外部电压因绝缘漏电而对电子设备及其系统所带来的干扰;
2) 电子设备所处的周围空间的电磁波对电子设备及其系统所带来的干扰;
3) 电子设备运作的环境里温度不稳定, 导致电子设备内部的电子线路参数、元件等发生改变而产生电磁干扰;
4) 电子设备所处的周围环境下有工业电网的供电设施, 其电网电压所产生的干扰;
5) 在特定空间内, 若电子设备周围有功率较大且磁场较强的设备, 当产生相互耦合时则容易对电子设备及系统产生干扰。
1.2 内部因素
内部因素所带来的干扰主要是电子设备内部各元件在相互作用下产生的干扰, 主要表现为以下几种形式:
1) 无线电信号通过电源、导线、地线时因阻抗发生耦合现象或导线间的互感等而造成对电子设备的电磁干扰;
2) 电子设备或系统的部分元件由于工作时间过长而发热, 而对元件本身或其他元件的稳定性造成干扰的现象;
3) 分布于各线路上的电子设备的工作电源的电容及电子设备的绝缘电阻等元件间发生漏电所引发的电磁干扰;
4) 电子设备在运行的过程中, 若有多台电子设备共用一组直流电源或不同的电源通过同一根地线时, 公共地线由于汇聚了多条电路的电流, 此时若有电压降产生的话则容易发生电磁干扰;
5) 电子设备内部大功率元件及高电压所产生的磁场与额电压发生耦合, 造成对电子设备其他部件的电磁干扰。
2 电子设备的电磁兼容设计
由上述可对电子设备造成电磁干扰因素的分析我们可以总结出, 电子设备电磁兼容设计的最终目的是使电子设备可不受内部与外部因素的干扰, 确保电子设备可在各特殊的电磁环境中保持正常的运行。另外, 还应降低电子设备对其他电子设备间的干扰。如何有效控制住电子设备的干扰因素及电子设备所受的电磁干扰的传播应作为电子设备电磁兼容设计的需重点突破的问题。
2.1 印制电路板 (PCB) 的设计
印制电路板的设计是电子设备电磁兼容设计中最为基础的一环, PCB几乎存在于每一种电子设备当中, PCB除了可固定电子设备上的各种小零件外, 其主要功能是提供电子设备各项零件的相互电气连接。随着电子设备复杂度的增加, PCB上的零件与线路也越来越密集。PCB设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。因此, 要使电子电路获得最佳性能, 除了元器件得选择和电路设计之外, 良好的元件布局和导线布设在电磁兼容性也是一个非常重要的因素。
2.1.1 PCB的布局
1) 要考虑PCB的尺寸。若PCB的尺寸设置过大, 印制线过长, 则会增加阻抗, 抗噪声性能下降, 成本也会增加;但若PCB尺寸过小, 散热困难, 而且容易导致相邻传输线间的串扰。因此, 在对尺寸进行设计时, 应将PCB的抗噪声能力与抗串扰能力也纳入考虑范围, 以保证尺寸设计的合理性。
2) 在元件布局时, 应将数字电路、模拟电路以及噪声源分别放置, 将高频电路与低频电路分开。围绕各功能电路的核心元件进行布局, 保证各元件沿同一方向整齐、紧凑排列, 易受干扰的元器件不能相邻布局, 以防止信号间的耦合。
2.1.2 PCB的布线
PCB布线总原则为先布时钟、敏感信号线, 再布高速信号线, 最后布一般的不重要的信号线。
1) 电源线、地线及印制导线在印制板上排列要恰当, 尽量做到短而直, 以减小信号线与回线之间所形成的环路面积。
2) 电源线、地线及印制导线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下, 电源线、地线或印制板导线都会成为接受与发射干扰的小天线。降低这种干扰的方法除了加滤波电容外, 更值得重视的是减小其高频阻抗。
2.2 电磁兼容中的屏蔽设计
电磁屏蔽是利用屏蔽体对电磁波的吸收、反射来达到减弱干扰能量的作用。它采用低电阻的导体材料, 并利用电磁波在屏蔽导体表面产生反射以及在导体内部产生吸收和多次反射而达到屏蔽效果。为了优化电子设备屏蔽设计的效果, 需要使屏蔽组合体各成分间的电接触, 确保接触电阻降到最低。在进行设计时, 屏蔽组合体的结构可采用分盖结构、双层门盖及屏蔽盒侧边安装梭形弹簧片等。另外, 在屏蔽材料的选择上, 为了增加反射损耗和吸收损耗, 应挑选导磁率与导电率高的材料。与此同时, 可在高导磁材料的表面加以高导电率材料, 可收到双重效果, 将会增大屏蔽材料与电波在空气中的反射损耗, 起到良好的抗干扰作用。此外, 还应强化电子设备机箱缝隙的屏蔽力, 因为屏蔽体上的接缝会影响到屏蔽效果, 在设计中可在机箱缝隙的接合处粘贴带有背胶的铍青铜簧片, 由于簧片具有弹性, 装配以后会使簧片变形, 接触面会产生压力, 在机箱的缝隙接合处形成电气连续性, 可缩减机箱缝隙的长度, 增加屏蔽效果。在制作机箱时可利用一定的焊接技术保证缝隙的连续性与平滑性, 确保金属板自身与接缝处两者间的射频电阻相等, 增强缝隙接合处的电气连续性, 以增强屏蔽效果。
2.3 电磁兼容中的滤波设计
电磁兼容的滤波设计的主要目的是将沿导线传播的电磁干扰因素予以抑制的方法。设计过程中, 对于高频电路带来的干扰, 可将由一个电感器和两个电容器组成的π型滤波器作为滤波措施, 并选用阻容与感容的去耦网络将电源与电路进行隔离, 以接触电路间的耦合现象, 从而防止电路中侵入干扰信号。设计中也可将共模滤波单元与差模滤波单元进行组合设计来达到抑制共模与差模电流的目的。其方法的作用机制是共模滤波单元与差模滤波单元与双阶LC低通滤波单元具有等同的效果。自身等效串联电阻ESR、走线导带等因素均会对滤波电容造成一定影响, 滤波电容与寄生电阻会在高频段产生零点, 可降低LC网络对高频段噪声的衰退力。
2.4 电磁兼容中的接地设计
接地设计是电子设备抗干扰的关键手段。设计内容涉及电路组合接地方案、接地点、抑制接地干扰措施等。在进行接地点设计时, 若采用单点接地, 则会增加接地线的长度, 从而造成接地线幅射力的增加, 形成电磁干扰。所以在设计中我们宜采用多点、就近接地的方式, 减少接地点间电位差, 增强抗干扰能力。在进行电路组合接地方案设计上时, 应保证接地面与接地线间的直流阻抗<2.5m W, 使设备中各个接地点直接连接离其最近的接地面, 确保接地线的电气连接的可行性。最后还要对接地面采取抗氧化、抗腐蚀, 提升接地效果等处理。
3 结语
面对日益显现的电子设备的电磁干扰问题, 及时采取有效的改进措施来优化电磁兼容设计对于促进电子设备的正常运行具有十分显著的意义。本文结合电磁兼容设计中的PCB设计、屏蔽设计、滤波设计、接地设计这几个重要的方面分别进行了相关分析, 旨在促进电磁兼容设计收获更为有效的效果。当然, 对于电子设备的电磁兼容设计不会止步于此, 将来会有更多行之有效的方法得到实施。
参考文献
[1]刘丽平.电子设备电磁兼容设计研究[J].信息与电脑 (理论版) , 2013.
电子电气设备的电磁兼容设计 第8篇
电力电子设备在其使用环境下工作时即承受来自外部的电磁干扰, 同时也向周围环境释放电磁干扰。电磁兼容是指电子电气设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此, EMC包括两个方面的要求:一方面是电磁干扰, 指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是电磁敏感性指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。
电磁干扰能量传输的途径包含空间辐射发射或导体传导发射两种方式。空间辐射发射主要研究在远场条件下干扰以电磁波形式的发射以及在近场条件下的电磁耦合。
要保证各种电子电气设备在复杂的电磁环境下正常工作, 是电磁兼容设计的根本任务。本文将分别从接地、屏蔽、滤波等方面对电磁兼容设计进行说明。
2 接地
接地是指在设备或系统与某个电位基准面之间建立低阻抗的导电通路。接地的作用包含建立模拟量信号和数字量信号的零电位, 提供电源电流返回通路, 实现防电击、静电防护、闪电防护以及保证天线性能鞥。除此之外, 接地也是也是防止电磁干扰的主要措施。常见的接地方式主要包括单电接地, 多点接地, 混合接地等。
2.1 单电接地
单点接地是指线路中只有一个物理点被选定为接地参考地, 可以串联单点接地, 也可以并联单点接地。
串联单点接地走线简单, 但具有公共阻抗耦合, 容易引起串联干扰。串联接地连接不能使用在功率级别相差较大的电路上, 因为高功率级的系统/设备会干扰低功率级的系统/设备。
并联单点接地各电路电流自成回路, 彼此独立。所以它们之间不容易产生干扰, 但缺点是线路较长。当工作频率较高时, 地线产生辐射干扰。所以, 并联一点接地也仅适用于低频电路。
2.2 多点接地
为了减小地线电感, 在高频电路和数字电路中经常使用多点接地。在多点接地系统中, 每个电路就近接到低阻抗的参考地。电路的接地线要尽量短, 以减小电感。多点接地时容易产生公共阻抗耦合问题。在低频的场合, 通过单点接地可以解决这个问题。但在高频时只能通过减小地线阻抗来解决。由于趋肤效应, 电流仅在导体表面流动, 因此增加导体的厚度并不能减小导体的电阻。在导体表面镀银能够降低导体的电阻。
2.3 混合接地
混合接地方法是单点接地的扩展, 将电容加在各电路和地平面间。该方法在低频时可当作单点接地, 在高频时可当作多点接地。电容的选择应该避免与负载或线路电感产生谐振。
3 屏蔽
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, 是抑制电磁干扰的重要手段之一。根据条件的不同, 电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况。
(1) 静电屏蔽:通常是指对静电场和准稳态电场的屏蔽。在静电平衡状态下屏蔽体若为导体, 接地后其内部场强为零。可以将电场感应看成分布电容间的耦合, 静电屏蔽的作用是消除容性耦合。
(2) 静磁屏蔽, 通常是指对直流或低频磁场的屏蔽。屏蔽体对磁通起着分路的作用, 使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。可以将磁场感应看成分布电感间的耦合, 静磁屏蔽的作用是消弱感性耦合。
(3) 电磁屏蔽, 通常是指对交变电磁场的屏蔽。金属屏蔽体对外部的干扰电磁波和内部电磁波具有反射损耗和吸收损耗, 从而减少减弱电磁场的干扰。电磁屏蔽的作用是抑制辐射电磁场的电磁耦合。
3.1 设备壳体屏蔽
电子电气设备大多具有金属外壳, 并都通过搭接接地方式与机体结构相连。电磁场经过设备的金属外壳隔离后, 电磁干扰的强度将明显降低。但设备外壳上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷, 这些缺陷将对设备的屏蔽效能有急剧的劣化作用。
3.2 电缆屏蔽
电子电气设备通过各种电缆相互连接, 从而实现复杂的功能。电缆的主要功能就是传输电能、信号和实现电磁能的转换, 是接受、发送和传输电磁干扰能量的主要途径。电缆屏蔽设计的内容主要包含端接方式、屏蔽层接地方式和多层屏蔽。
4 滤波
滤波是将电源或者信号中特定波段频率滤除的操作, 是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波的工作原理是在电磁波的传输路径上形成很大的特性阻抗不连续, 允许特定频率的有用能量通过, 将其他频率的无用能量消耗掉或者反射回干扰源。根据使用条件的不同, EMI滤波器又分为电源滤波器和信号滤波器。
4.1 信号滤波器
信号滤波器可以使电信号中的特定频率通过, 而极大的衰减其他频率的成分。通常采用低通滤波器将信号的高频干扰成分去除。一般来说, 高频条件下导线是接受和辐射电磁干扰的最有效的天线。在导线上使用滤波器是解决高频干扰和辐射的很有效的方法。
4.2 电源滤波器
电源滤波器实际上是由电容和电感等器件组成低通滤波电路, 可以毫无衰减的将直流或者低频电源能量传输给负载, 同时将电源差模和共模的高频能量反射回电源。根据使用情况, 电源滤波器可分为直流滤波器、单相交流滤波器和三相交流滤波器。
5 小结
系统设计过程中, 电磁兼容的设计是直接关系到系统工作性能的重要工作。它涉及的环节多, 影响的因素多, 需要具体问题具体分析, 不存在万能的解决方法。面对日趋复杂的电磁环境, 我们需要大力学习和重视电磁兼容设计技术, 并且在实践中不断地进行探索、总结和完善。
参考文献
[1]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计[M].北京:电子工业出版社, 2011.
电子设备电磁兼容性测试 第9篇
当前电子通信技术飞速发展, 电子设备种类越来越多, 其相互之间的电磁干扰问题对电子设备可靠性、使用性等有重大影响, 从而越来越引起相关部门的高度重视。在当今战场上, 随着各种电子武器系统的激增, 造成各兵种武器系统内部及武器系统之间电磁干扰 (EMI) 情况不断增多, 当两个系统以足够接近的频率和间距同时工作运行时, 就会出现电磁干扰。其对武器系统性能和工作可靠性所造成的的恶略影响以及由此产生的后果是极其严重的, 结果可能是接收信息不准确、系统失控、无法侦测敌情等等。
各国EMC对应的测试标准有:GJB151A, GJB152, MIL-STD-461, DEF-STAN等, 测试项目包括所有的CS、RE、CE、RS四大类测试。
2 测试方案
2.1 EMI测试
电子设备EMI测试包含GJB-151中的CE101、CE102、CE106、CE107、RE101、RE102、RE103。
EMI测试可以根据用户需求选择不同型号的EMI接收机、软件和相关附件。相比于其他EMI测试软件, R&S的测试软件具有有好的用户界面, 便于初学者学习和掌握。
此处测试选用罗德与施瓦茨ESx系列接收机中的FSV/FSVR (K54) 为测试系统的核心, 满足军标要求的频率范围、测试带宽以及所需要的检波器;示波器用R&S/RTO及相关探头, 其作用是完成军标中CE107以及其他测试项目的信号校验;信号源用以完成所有EMI测试通道的校准, 标准源的测试校验;
供电部分:采用R&S/ENV216, 其最大电流为16A, 若测试设备为交流供电, 其测试最大交流电压可以达到255伏, 若测试设备以直流方式供电其供电点他可以达到50V, 可以满足大部分军用通信设备的供电需求;另外工大电流的测试可以采用多个ESH3-Z6的供电网络并联来进行。
电流探头R&S/EZ-17用来进行CE101测试;诊断测试近场探头R&S/HZ-16可以用来对整机设备进行辐射发射的测试;
RE102和RE103的测试项目需要使用不同频率的标准天线, 并需要在微波暗室内进行测试, 对应于9k Hz-30MHz、20MHz-300MHz、300MHz-3GHz、1GHz-18GHz, R&S有HFH2-6Z、Hk116等天线产品与之相对应, 可以满足EMI测试要求。
在以上硬件环境基础上, 该系统采用R&S/EMC32或ES-SCAN对测试进行远程控制。两套控制系统软件都可以支持GPIB和LAN总线控制, 满足系统测试要求。
2.2 低频抗干扰测试
低频抗干扰测试包含如下测试项目:
(1) CS101-电源线传导敏感度 (25Hz-150k Hz) , 检验EUT承受耦合到输入电源线上的干扰信号的能力;
(2) CS106-电源线尖峰信号传动敏感度, 检测在EUT所有不接地的交流和直流输入电源线上注入特定的尖峰信号时设备或系统性能是否降低;
(3) CS109-壳体电流传导敏感度, (50Hz-100Hz) , 检验EUT承受壳体电流的能力;
(4) RS101-磁场辐射敏感度 (25Hz-100k Hz) , 检验EUT承受磁场辐射的能力;
以上低频传导抗干扰测试, 可以采用以下软硬件配置进行测试:软件控制系统采用R&S/EMC32-S和EMC32-K1;硬件测试设备采用, 自制开关切换单元、示波器、音频放大器、任意波形发生器、CS106尖峰信号发生器、R&S/ENV216供电网络、隔离变压器、磁场天线、微波暗室等。
具备以上条件组成测试系统, 完全可以解决CS101/106/109和RS109等低频抗干扰测试。
2.3 设备输出端口干扰测试 (天线端口的互调、无用信号的抑制、交调)
设备输出端口干扰包含以下测试项目:
(1) CS103-天线端子互调敏感度 (15k Hz-10GHz) , 检验EUT天线端口引起的互调成分;
(2) CS104-天线端子无用信号抑制传导敏感度 (25Hz-20GHz) , 检验EUT天线端口引入的乱真相应成分;
(3) CS105-天线端子交调传导敏感度, (25Hz-20GHz) , 检验EUT天线端口引入的交调成分;
以上设备配置输出端口干扰测试, 可以采用以下软硬件配置进行测试:软件控制系统采用R&S/EMC32-S和EMC32-K1、K6;硬件测试设备采用, 自制开关切换单元、示波器、合路器、任意波形发生器、射频信号发生器 (最高频率20GHz) 、R&S/ESx接收机、R&S/ENV216供电网络、微波暗室等。
具备以上条件组成测试系统, 完全可以解决CS101/106/109和RS109等低频抗干扰测试。
2.4 其他EMC测试
(1) 电缆束传导敏感度 (包含CS/114/115/116) , 软硬件测试配置:软件控制系统采用R&S/EMC32-S和EMC32-K1;硬件测试设备采用, 射频功率放大器、功率计、功率探头、射频信号发生器 (最高频率20GHz) 、CS115脉冲信号发生器、CS116阻尼波信号发生器、电流注入钳、电流检测钳等;
(2) 电场辐射敏感度 (RS103, 10k HZ-40GHz) , 软硬件测试配置:软件控制系统采用R&S/EMC32-S和EMC32-K1;硬件测试设备采用, 射频功率放大器、功率计、功率探头、射频信号发生器 (最高频率20GHz) 、辐射发射天线、微波暗示等;
3 结束语
以上论述建立在以R&S软硬件测试平台上, 结合了国军标、美军标以及DO-160等行业标准对电磁兼容性的要求;以国军标151为例, 联系实际工作中的测试使用, 简明扼要的对各测试项目的测试条件和测试方法进行了说明, 为相关测试提供参考。
摘要：本文系统地分析介绍了电子设备EMC的应用背景、测试项目, 针对EMI测试, 以罗德与施瓦茨的测试设备和测试软件为平台列举了相应的测试方案以供参考。
关键词：电磁兼容 (EMC) ,电磁干扰 (EMI)
参考文献
电磁兼容汽车电子 第10篇
2008年第29届奥运会中国以“绿色奥运, 科技奥运, 人文奥运”的理念申办成功。为这一目标的真正实现, 我国全民齐动, 各个领域都在为此不懈地做着自己的努力。我国人口众多, 交通工具的拥有量世界居前, 尤其是汽车的拥有数量, 几乎是以几何指数的形式陡增, 而汽车尾气的排放已成为不可忽视的重要污染源之一。目前世界上公认的最理想的绿色交通工具是电动汽车, 它以零排放、低噪声、舒适干净等特点得到了中国奥组委的青睐, 被确定为2008年第29届奥运会期间奥运村的专用交通工具, 它是以车载锂离子电池为能源、以交流电机产生动力的电动客车。
为满足不同工况的要求, 采用了多档变速器, 为减轻驾驶员换档的操作压力, 同时保证电机始终在理想的工作状态, 需要为奥运电动客车开发研制一种自动换档AMT系统。为此, 科技部和北京市成立了以北京理工大学机械与车辆工程学院为主研单位的“奥运电动客车自动换档变速操纵系统”重大专项研制课题组, 国营大众机械厂参与了该系统中“电子控制单元 (ECU) ”的研制、试验、生产及奥运、残奥期间的技术保障工作。
1选型
目前自动变速主要有以下3种方式:①无级变速方式 (AVT) ;②电控机械自动变速方式 (AMT) ;③机械式液力自动变速方式 (AT) 。为提高整车性能, 我们首先对其各自的优劣势进行了详细的分析, 最终选定AMT方式为奥运电动客车所用。AMT方式是在传统的手动机械齿轮变速器的基础上, 应用微处理器技术, 控制执行机构完成选位、换档、离合器等各项操作, 从而实现自动变速的功能。该项技术在保留了齿轮变速效率高、成本低、结构简单等诸多优点的基础上, 不仅增加了自动变速的功能, 且具有安全可靠、乘坐舒适干净、尾气零排放等优点, 完全符合“绿色奥运, 科技奥运, 人文奥运”的奥运会申办理念。
2AMT电子控制单元 (ECU)
ECU 单元结构见图1, 它是AMT系统的控制核心, 负责采集车辆的运行数据, 由车辆的运行状态判断驾驶员的意图, 并据此做出换档、驾驶模式、档位判断等决策, 并向换档和选位机构发出执行命令。ECU单元电路框图见图2, 其工作电源直接采用+24V车载直流电源。ECU单元是以Motorala公司的32位单片机MC68376为控制核心器件组成的一个典型的单片机控制电路, 以输入输出的形式分别对选位、换档执行机构和换档手柄的当前状态以及电机转速进行实时的录入和输出控制。由于在ECU单元中引入了CAN总线技术, 实现了AMT系统与交流电机控制器的数据传送, 因此实现了AMT系统对电机转速和转矩的控制, 不仅简化了系统设计, 降低了系统的制造成本, 同时还提高了ECU单元的集成度和可靠性指标, 改善了换档品质, 提高了整车的动力性和舒适 性。
3ECU单元的电磁兼容设计
在奥运电动客车上安装有空调、交直流电机、电子泵、逆变稳压器等多种电子设备, 客车运行中各种设备均有可能启动和停止, 而这些设备的各种状态的变化都会产生很强的电磁噪声, ECU单元置于这种恶劣的电磁环境之中, 势必会被干扰, 而它本身的电磁辐射同样会影响其它设备的正常工作, 所以必须对ECU单元进行电磁兼容设计。
首先, 元器件应尽量选用抗电磁干扰能力较强和宽温度工作范围的车用电子器件, 并尽可能地采用贴片电子器件, 以减少去耦电容供电回路面积, 减少分布电感的影响, 有效地降低器件引线电感所带来的产品自身的电磁干扰, 提高ECU单元自身固有的抗电磁干扰的能力。
PCB印制电路板的设计采用多层布板技术, 并将电磁兼容器件同步设计。一般晶振频率干扰最强, 所以电源、模拟地、数字地、晶振电路应合理布局, 尤其是地线网络的设计采用了大量的平行地线, 减少了地线电感和地线阻抗, 有效地减少了地线的噪声干扰。
箱体结构选用导电、导磁性能良好的合金铝, 整体加工, 接口处采用多折、屏蔽、隔离、接地、密闭等设计理念, 以保证静电感应在箱体上的电荷得以及时地卸放。
连接电缆完全按照军用电缆的要求进行全屏蔽加工, 使得电缆屏蔽层与箱体构成完全的屏蔽体, 保持箱体和电缆导电的连续性, 使来自外部任意一点的电磁干扰均可直接导至接地点, 有效地减少了共模干扰电流和差模干扰电流对ECU单元的影响。同时ECU单元也不会对环境产生电磁污染, 影响其它设备的正常工作。
由于在设计的初期就同步进行了电磁兼容设计, 并采取了相应措施, 所以AMT系统ECU单元的电磁兼容试验完全满足了“电动公交客车电磁兼容技术规范”的要求。
4生产过程的质量控制
在完成开发研制、样机生产后, 50台奥运电动客车AMT系统ECU产品于2008年初在国营大众机械厂投入生产;ECU产品出厂前全部进行了高温和低温试验, 并抽取一定数量进行了冲击、振动和潮湿试验, 均符合ECU产品验收规范的要求。2008年7月奥运电动客车AMT系统ECU产品50台已随整车完成安装调试, 奔驰在奥运村的专用公交线路上。奥运和残奥期间, 工厂又派出技术人员进行了全程的技术保障, 实现了“绿色奥运, 科技奥运, 人文奥运”的美好愿望。
摘要：实现“绿色奥运, 科技奥运, 人文奥运”的目标, 需要研制、生产纯电动客车。该车采用了自动机械换档系统 (AMT) 。由于纯电动客车为强电环境, AMT电子控制单元 (ECU) 必须进行电磁兼容设计, 以满足AMT的系统要求。实践表明, 满足电磁兼容设计的AMTECU工作正常, 为奥运提供了合格的产品, 得到了用户的高度好评。
关键词：电动客车,电子控制单元 (ECU) ,电磁兼容设计
参考文献
浅析医疗电子设备的电磁兼容性 第11篇
现代科技的发展, 推动了电子设备数量和种类的增加, 拓展了空间电磁波段, 导致电磁环境变得更加复杂。在这种复杂的电磁环境下, 电磁干扰会影响电子系统的稳定性, 甚至导致其瘫痪。1994年, 美国温切斯特市分析和工程中心对医疗电子设备在不同环境中可能遇到的电磁场进行了专研, 研究表明, 在各种不同电磁场包围下的医疗电子设备会受到不同程度的辐射, 影响了设备的兼容性和稳定性。虽然当前我国医疗电子设备的电磁兼容性取得了长足进步, 但与医学发达国家相比仍然有进步的空间。
电磁干扰是影响医疗电子设备电磁兼容性的主要因素, 有内外部干扰。内部干扰, 顾名思义, 就是指医疗电子设备各个部件的干扰;外部干扰, 是指设备和系统外形成的干扰。具体表现上, 内部干扰, 元器件发热干扰、工作电源因绝缘电阻和线路分布电容形成漏电产生的感染、高电压部件和大功率产生的电场和磁场干扰、信号因电源和传导线耦合产生的干扰;外部干扰, 如供电所网络形成的干扰、外部高电压因绝缘漏电形成的干扰、空间电磁波形成的干扰、外部大功率设备形成的强磁场干扰等。
2 提高医疗电子设备电磁兼容性的有效措施
一般而言, 医疗电子设备产生电磁兼容问题的重要三个因素分别是敏感设备、电磁干扰源和耦合路径。所有, 为了有效提高医疗电子设备电磁兼容性, 就可以从抑制这三个影响因素入手, 通过抑制干扰源、消除干扰途径等手段进行, 具体如下。
2.1 科学利用好屏蔽技术
屏蔽就是指将两个空间区域之间的金属隔离, 对电磁场、电磁波从一个区域到另一个区域的辐射进行控制, 达到隔断电磁场耦合的目的, 其中选择屏蔽体材料是很重要的, 分为电和磁两种屏蔽, 关键是要选择合适的金属材料, 其选择依据就是相对电导率σr和相对磁导率Ur。如银的σr和Ur分别是1.05和1.0、金的σr和Ur分别是0.7和1.0、铝的σr和Ur分别是0.61和1.0等, 技术人员在对对设备电磁兼容性设计时, 必须要选择合适的屏蔽材料, 来提高设备对电磁屏蔽效果。同时, 技术人员要做好缝隙电磁屏蔽设计。一般而言, 缝隙的最大线形尺寸是干扰源半波长的整数倍时, 缝隙能泄露最大的电磁, 影响设备的使用效果, 缝隙的最大线形尺寸要在λ/10波长至λ/100波长之间。为了更好的弥补缝隙, 技术人员可以通过使用导电柔性介质的屏蔽设计、布置螺钉、扩大接触面的屏蔽设计等手段来完成。具体缝隙的结构示意图和等效电路见图1。
2.2 正确处理好接地工作
开展有效的接地工作是提高医疗电子设备电磁兼容性的重要手段, 能很的消除干扰、避免噪声, 有设备接地、供电系统接地、屏蔽接地和电路信号接地等。为了能有效避免共用电源的医疗电子设备间通过电源线导致的相互电磁干扰, 工作人员可以使用单点接地、多点接地和悬浮地等接地方法。高频适用于多点接地, 即频率在10MHz以上;低频适用于单点接地, 即频率小于1MHz, 在这两者之间就可以选用单点和多点混合接地方法。因此, 医院必须要不断建立完整的接地网, 形成各种接地的自成体系, 避免使用同一个接地极。医院每个医用建筑都要建立独立的交流接地网, 每个病房、诊疗室、办公室等房间必须避免多地接地的出现。同时, 严谨使用自来水管作接地线、使用暖气管作接地线, 避免出现无接地工作。
2.3 提高设备的滤波性能
这是阻断和消除电磁干扰, 提高电磁兼容性的重要手段, 使用滤波网络能有效阻断干扰源、防止干扰耦合、提高接收设备的抗干扰能力。提高设备滤波性能的主要工作原理是, 按照噪声、信号的频率分布范围把相应频带的滤波器带入信号传输的通道中去, 将噪声弱化和过滤到, 进而达到将电磁干扰波过滤掉的目的。在使用该措施的过程中, 选择有效的滤波器是极为重要的。一般而言, 带阻滤波器、低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等都是较为常见的滤波器。工作人员在选用滤波器的过程中, 要根据干扰源的频谱特点、信号频谱的特点等因素进行合适的选择, 只有这样才能消除耦合。如高频电路的抗干扰上, 可以选择由一个电感器和两个电容器构成的CLCπ型的滤波器, 使用干容和阻容去耦网路隔离电源和电路, 阻断各个电路之间的耦合, 进而达到消除干扰信号的目的。
2.4 做好设备软件抗干扰设计
医疗电子设备的软件是重要的组成部分, 影响了其电磁兼容性, 必须做好其抗干扰设计。技术人员要使用查询来替代中断, 如有中断, 其信号连线长度也要小于0.1米, 以免产生误触发问题;在A/D转换上, 技术人员可以采用数字滤波, 如比较平均法和平均法, 以免产生突发性干扰;输入的开关信号要延时去抖动;I/O口操作过程中, 必须要检查口执行命令的具体情况, 以免外部故障产生的不执行控制命令;软件的关键部位要设计看门口, 以免软件走飞, 即便走飞也能从头开始。
3 结语
总之, 医疗电子设备的电磁兼容性问题是当前医学领域研究和进步的重要问题, 为了更好的消除和避免电磁波、干扰源和干扰信号的产生, 医院及其工作人员可以通过利用静电屏蔽和电磁屏蔽技术, 做好各项接地工作, 利用滤波网, 通过过滤电磁波、隔离电磁波、浮置和平衡电源等手段来实现。只有这样才能更好的消除和避免干扰信号和干扰源, 清除电磁波, 提高医疗电子设备的电磁兼容性, 增强设备诊疗的精准性, 更好确保患者的身心健康, 促进我国医学的可持续发展。
摘要：随着医疗技术和水平的不断提高, 医疗电子设备在医疗诊疗中的应用越来越广泛。但电子干扰问题仍然不可避免, 严重影响了医疗电子设备的电子兼容性。本文分析了当前我国医疗电子设备电磁兼容性的现状、影响因素, 并提出了相应的有效措施。
关键词：医疗电子设备,电磁兼容,电磁干扰,有效措施
参考文献
