電磁兼容(EMC)常見的29個(gè)問題解答
2023-03-13
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1、為什么要對(duì)產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計(jì)?

答:滿足產(chǎn)品功能要求、減少調(diào)試時(shí)間,使產(chǎn)品滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求,使產(chǎn)品不會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。

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2、對(duì)產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計(jì)可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行?

答:電路設(shè)計(jì)(包括器件選擇)、軟件設(shè)計(jì)、線路板設(shè)計(jì)、屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、信號(hào)線/電源線濾波設(shè)計(jì)、電路接地方式設(shè)計(jì)。

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3、在電磁兼容領(lǐng)域,為什么總是用分貝(dB)的單位描述?10mV是多少dBmV?

答:因?yàn)橐枋龅姆群皖l率范圍都很寬,在圖形上用對(duì)數(shù)坐標(biāo)更容易表示,而dB就是用對(duì)數(shù)表示時(shí)的單位,10mV是20dBmV。

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4、為什么頻譜分析儀不能觀測(cè)靜電放電等瞬態(tài)干擾?

答:因?yàn)轭l譜分析儀是一種窄帶掃頻接收機(jī),它在某一時(shí)刻僅接收某個(gè)頻率范圍內(nèi)的能量。而靜電放電等瞬態(tài)干擾是一種脈沖干擾,其頻譜范圍很寬,但時(shí)間很短,因而頻譜分析儀在瞬態(tài)干擾發(fā)生時(shí)只能觀察到其總能量的一小部分,不能反映實(shí)際的干擾情況。

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5、在現(xiàn)場(chǎng)診斷電磁干擾問題時(shí),往往需要使用近場(chǎng)探頭和頻譜分析儀,怎樣用同軸電纜制作一個(gè)簡(jiǎn)易的近場(chǎng)探頭?

答:將同軸電纜的外層(屏蔽層)剝開,使芯線暴露出來,將芯線繞成一個(gè)直徑1~2厘米的小環(huán)(1~3匝),焊接在外層上。

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6、一臺(tái)設(shè)備,原來的電磁輻射發(fā)射強(qiáng)度是300mV/m,加上屏蔽機(jī)箱后,輻射發(fā)射降為3mV/m,那么這個(gè)機(jī)箱的屏蔽效能是多少dB?

答:這個(gè)機(jī)箱的屏蔽效能應(yīng)為40dB。

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7、設(shè)計(jì)屏蔽機(jī)箱時(shí),應(yīng)根據(jù)哪些因素選擇屏蔽材料?

答:從電磁屏蔽的角度而言,主要考慮所屏蔽的電場(chǎng)波的種類。對(duì)于電場(chǎng)波、平面波或頻率較高的磁場(chǎng)波,一般金屬都可以滿足要求。對(duì)于低頻磁場(chǎng)波,要使用導(dǎo)磁率較高的材料。

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8、機(jī)箱的屏蔽效能除了受屏蔽材料影響以外,還受哪些因素影響?

答:受兩個(gè)因素影響,一是機(jī)箱上的導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn),例如孔洞、縫隙等;另一個(gè)是穿過屏蔽箱的導(dǎo)線,如信號(hào)電纜、電源線等。

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9、屏蔽磁場(chǎng)輻射源時(shí)要注意哪些問題?

答:由于磁場(chǎng)波的波阻抗很低,因此反射損耗很小,主要靠吸收損耗達(dá)到屏蔽目的,因而要選擇導(dǎo)磁率較高的屏蔽材料。另外,在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要使屏蔽層盡量遠(yuǎn)離輻射源(以增加反射損耗),盡量避免使孔洞、縫隙等靠近輻射源。

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10、在設(shè)計(jì)屏蔽結(jié)構(gòu)時(shí),有一個(gè)原則是:盡量使機(jī)箱內(nèi)的電纜遠(yuǎn)離縫隙和孔洞。這是為什么?

答:由于電纜近旁總是存在磁場(chǎng),而磁場(chǎng)很容易從孔洞泄漏(與磁場(chǎng)的頻率無關(guān)),因此當(dāng)電纜距離縫隙和孔洞很近時(shí),就會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)泄漏,降低總體屏蔽效能。

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11、測(cè)量人體的生物磁信息是一種新的醫(yī)療診斷方法,這種生物磁的測(cè)量必須在磁場(chǎng)屏蔽室中進(jìn)行,這個(gè)屏蔽室必須能屏蔽從靜磁場(chǎng)到1GHz的交變電磁場(chǎng)。我應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)這個(gè)屏蔽室呢?

答:首先要考慮屏蔽材料的選擇問題。由于要屏蔽頻率很低的磁場(chǎng),因此要使用高導(dǎo)磁率的材料,比如坡莫合金。坡莫合金經(jīng)過加工后,導(dǎo)磁率會(huì)降低,必須進(jìn)行熱處理。因此,屏蔽室要做成拼裝式,由板材拼裝而成。事先將各塊板材按照設(shè)計(jì)加工好,然后進(jìn)行熱處理,運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng),小心地安裝。每塊板材的結(jié)合處要重疊起來,以便形成連續(xù)的磁通路。這樣構(gòu)成的屏蔽室對(duì)低頻磁場(chǎng)有較好的屏蔽效能,但縫隙會(huì)產(chǎn)生高頻泄漏。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足,需在坡莫合金屏蔽室的外層用鋁板焊接成第二層屏蔽,從而屏蔽高頻電磁場(chǎng)。

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12、什么是截止波導(dǎo)板(蜂窩板)?需要在什么樣的場(chǎng)合下使用它?使用時(shí)要注意哪些問題?

答:截止波導(dǎo)板是由許多截止波導(dǎo)管組成的陣列板,用于需要較高屏蔽效能和通風(fēng)量的場(chǎng)合,使用時(shí)要注意蜂窩板與機(jī)箱之間要使用電磁密封襯墊安裝,或焊接起來。

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13、有一臺(tái)塑料機(jī)殼的設(shè)備,電磁輻射超標(biāo),為了使其滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求,開發(fā)人員在機(jī)殼內(nèi)部用導(dǎo)電漆噴涂,結(jié)果并沒有明顯改善。請(qǐng)分析可能會(huì)是什么原因?

答:可能原來的塑料機(jī)箱上孔洞過多、過大,產(chǎn)生過于嚴(yán)重的泄漏,也可能是縫隙不嚴(yán)(可能是接觸不緊,也可能是在結(jié)合處沒有噴導(dǎo)電漆),產(chǎn)生泄漏。另外,原來機(jī)箱上的電纜(信號(hào)線、電源線)往往沒有良好的濾波措施,這些電纜可能造成機(jī)箱電磁泄漏。

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14、透明屏蔽窗有哪幾種?使用時(shí)要注意什么問題?

答:有兩種,一種是玻璃夾金屬網(wǎng)構(gòu)成的屏蔽窗,另一種是在玻璃上鍍上很薄的金屬膜構(gòu)成的屏蔽窗。在使用時(shí),要注意金屬網(wǎng)或?qū)щ婂兡ひ欢ㄒc屏蔽機(jī)箱的基本導(dǎo)電件緊密接觸。

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15、在CRT顯示器的屏幕上使用帶金屬網(wǎng)夾層的屏蔽玻璃時(shí),會(huì)有令人討厭的條紋,怎樣減輕這種現(xiàn)象?

答:將絲網(wǎng)的方向旋轉(zhuǎn)一下,使緯線與顯像管的掃描線之間形成15~20度夾角。

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16、電磁密封襯墊的兩個(gè)關(guān)鍵特性是什么?列出盡可能多的電磁密封襯墊種類,并說明各種產(chǎn)品的適用場(chǎng)合。

答:電磁密封襯墊必須具備的兩個(gè)特性是彈性和導(dǎo)電性。常用的電磁密封襯墊種類有:指形簧片、金屬網(wǎng)襯墊、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電布包裹發(fā)泡橡膠、螺旋管等。除了有切向滑動(dòng)接觸的場(chǎng)合外,應(yīng)避免使用指形簧片;有環(huán)境密封要求時(shí),應(yīng)使用導(dǎo)電橡膠;其它場(chǎng)合可使用導(dǎo)電布襯墊,需要屏蔽的頻率不高時(shí),也可用絲網(wǎng)襯墊;能夠確保不會(huì)過量壓縮時(shí),可使用螺旋管。

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17、使用電磁密封襯墊時(shí)要注意什么問題?

答:面板的厚度要適當(dāng),防止在襯墊的反彈力作用下發(fā)生形變,造成更大的縫隙。面板厚度較薄時(shí),緊固螺釘需采用較小的間隔。設(shè)置限位結(jié)構(gòu),防止過量壓縮。選擇適當(dāng)?shù)慕饘俨牧希瑴p小電化學(xué)腐蝕。

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18、一個(gè)屏蔽機(jī)箱上,必須要穿過一根金屬桿,怎樣處理才不會(huì)破壞機(jī)箱的屏蔽效能?

答:將金屬桿的周圍通過鈹銅簧片與屏蔽基體可靠地搭接起來。

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19、電源線濾波器主要起什么作用?選型時(shí)主要考慮哪些參數(shù)?使用電源線濾波器時(shí)要注意什么問題?

答:電源線濾波器的作用是抑制傳導(dǎo)發(fā)射電流沿著電源線傳播。選型時(shí)要考慮插入損耗(共模和差模)、額定電流、電壓、有效的頻率范圍等參數(shù),使用時(shí)要注意安裝方法,必須確保射頻接地良好和輸入輸出隔離,防止濾波過的導(dǎo)線部分再次受到污染。

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20、為什么電源線濾波器的高頻濾波特性十分重要?

答:如果高頻濾波特性不好,會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的輻射發(fā)射超標(biāo)或?qū)γ}沖性干擾敏感。

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21、進(jìn)行結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí),有一個(gè)原則是:經(jīng)過濾波的電源線要盡量遠(yuǎn)離各種信號(hào)電纜。這是為什么?

答:如果電源線與信號(hào)電纜靠得很近,信號(hào)電纜上的高頻信號(hào)會(huì)耦合到電源線上(特別是已經(jīng)濾波過的部分),造成電源線上的傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。

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22、為什么選用電源線濾波器時(shí),不能一味追求體積小巧?

答:濾波器的體積主要由濾波器電路中的電感器決定,較小的濾波器內(nèi)必須使用體積較小的電感器,而較小的電感器電感量也可能較小,會(huì)導(dǎo)致濾波器的低頻濾波性能較差。另外,濾波器的體積減小,必要讓內(nèi)部器件相互靠得很近,這樣會(huì)降低濾波器的高頻性能。

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23、什么叫濾波器的插入損耗?用什么方法測(cè)量濾波器的插入損耗可以得到最保險(xiǎn)的結(jié)果?

答:由于濾波器接入電路而產(chǎn)生的電流、電壓損耗叫做濾波器的插入損耗,干擾濾波器應(yīng)對(duì)干擾頻率的信號(hào)有盡量大的插入損耗。測(cè)量濾波器的插入損耗應(yīng)采用源和負(fù)載阻抗的比值為0.1:100(或反過來)的條件來測(cè),這時(shí)可以得到最壞條件下的結(jié)果,也就是最保險(xiǎn)的結(jié)果。

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24、一般而言,交流線濾波器可以用在直流的場(chǎng)合,但是直流線濾波器絕對(duì)不能用在交流的場(chǎng)合,這是為什么?

答:直流線濾波器中使用的旁路電容是直流電容,用在交流條件下可能會(huì)發(fā)生過熱而損壞,如果直流電容的耐壓較低,還會(huì)被擊穿而損壞。即使沒有發(fā)生這兩種情況,由于一般直流濾波器中的共模旁路電容的容量較大,因而用在交流的場(chǎng)合會(huì)發(fā)生過大的漏電流,違反安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

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25、信號(hào)線濾波器主要起什么作用?從安裝方式上講有哪些種類?怎樣確定使用什么安裝方式的信號(hào)線濾波器?

答:減小信號(hào)線上不必要的高頻成分(主要是共模的),從而減小電纜的電磁輻射,或防止電纜作為天線接收空間電磁干擾,并傳導(dǎo)進(jìn)機(jī)箱。有線路板上安裝和面板上安裝兩種方式,需要濾波的頻率較低時(shí),使用線路板上安裝的結(jié)構(gòu);需要濾波的頻率較高時(shí),使用面板上安裝的結(jié)構(gòu)。

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26、某根信號(hào)線上傳輸?shù)男盘?hào)最高頻率為30MHz,測(cè)量表明,這根導(dǎo)線上有120MHz的共模干擾電流,用共模輻射公式預(yù)測(cè),只要將這個(gè)共模電流抑制30dB,就可以滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求,此時(shí)需要幾階的低通濾波電路?

答:按照題意,低通濾波器的截止頻率為30MHz,而在120MHz的插入損耗要大于30dB。由于N階濾波器的插入損耗增加速率為每倍頻程6N(dB),30MHz至120MHz為兩個(gè)倍頻程,因此,N階濾波器的截止頻率若在30MHz,則在120MHz時(shí)插入損耗為程12N(dB)。若要使程12N > 30,則可取N=3,即低通濾波器的階數(shù)至少為3。

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27、三端電容器為什么更適合于干擾濾波?

答:電磁干擾的頻率往往很高,因此干擾濾波器的高頻特性至關(guān)重要,三端電容器巧妙地利用一個(gè)電極上的兩根引線電感構(gòu)成了T型低通濾波器,而消除了傳統(tǒng)電容器中引線電感的不良影響,提高了高頻濾波特性,因此三端電容器更適合于干擾濾波。

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28、為什么說穿心電容器是干擾濾波的理想器件?

答:穿心電容器是一種三端電容器,但與普通的三端電容器相比,由于它直接安裝在金屬面板上,因此它的接地電感更小,幾乎沒有引線電感的影響。另外,它的輸入輸出端被金屬板隔離,消除了高頻耦合。這兩個(gè)特點(diǎn)決定了穿心電容具有接近理想電容的濾波效果。

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29、電磁干擾抑制用的磁芯與傳統(tǒng)上用做電感的磁芯有什么不同?如果兩者用錯(cuò),會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?

答:傳統(tǒng)上用做電感磁芯的材料具有很小的損耗,用這種磁芯做成的電感損耗很小。而電磁干擾抑制用的磁芯損耗很大,用這種磁芯制作的電感具有很大的損耗,其特性更接近電阻。如果兩者用錯(cuò),均達(dá)不到預(yù)期的目的。如果將電磁干擾抑制用的磁芯用在普通電感上,電感的Q值會(huì)很低,會(huì)使諧振電路達(dá)不到要求,或?qū)π枰獋鬏數(shù)男盘?hào)損耗過大。如果將普通制作電感用的磁芯用在電磁干擾抑制的場(chǎng)合,則由于電感與電路中的寄生電容會(huì)發(fā)生諧振,可能使某個(gè)頻率上的干擾增強(qiáng)。

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