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文章詳情
如何正確設計車載電子設備電磁兼容方案
日期：2024-09-19 12:31
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摘要：
當今，電子產(chǎn)品的數(shù)量及應用越來越多，同時也造成電磁干擾越來越嚴重我們將如何正確設計車載電子設備電磁兼容方案。
在日趨惡劣的電磁環(huán)境中，倘若不采取正確的電磁屏蔽措施，則會導致設備之間的電磁干擾愈發(fā)嚴重，電子產(chǎn)品的性能一旦下降，嚴重的會危及到信息的**。為了保證電子設備在復雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設備，而又不受其他設備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設備研制的初期階段必須從結(jié)構、技術等各方面進行嚴格的電磁兼容設計。
l電磁兼容設計的基本要求
電磁兼容性是電子設備的主要性能之一，在進行設備功能設計的同時，還應進行電磁兼容設計。電磁兼容設計的目的是使所設計的設備在復雜電磁環(huán)境中實現(xiàn)電磁兼容，因此在進行電磁兼容設計時應滿足以下要求：首先明確設備所滿足的電磁兼容指標，然后確定設備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對性地采取措施，*后通過試驗了解設備是否達到了電磁兼容指標要求。
2電磁兼容設計所采取的方法
對于通信車而言，通常其所裝載的設備量很多，包括配電設備、通信設備及終端設備等，各設備間很容易形成電磁干擾，進而影響通信質(zhì)量，因此設備在進行電磁兼容設計時要從3要素(干擾源、耦合途徑和敏感設備)出發(fā)，采取各種有效手段，抑制干擾源，消除或減弱干擾耦合，增加敏感設備的抗干擾能力。
下面我們以某車載電子設備為例，由數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關、斷路器、控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關、斷路器布置于前面板上．控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機箱內(nèi)部。此設備要滿足GJB151A一97有關的電磁兼容指標要求，在結(jié)構設計等方面采取的主要措施有：機箱縫隙的屏蔽；儀表窗口的屏蔽；電纜敷設以及電源線濾波，各單元合理布局及其屏蔽等。
1.機箱縫隙的屏蔽
影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車載電子設備的框架是采用鋁板折彎后對焊而成，焊縫平滑連續(xù)，屬于長久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板本身的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續(xù)性。對于可拆式接縫，如機箱、蓋板接合處，往往采用螺釘緊固方式，由于螺釘?shù)拈g距不宜太小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等原因，使接合面處不可避免地產(chǎn)生了縫隙，降低了機箱的屏蔽效能，為此采取了2種方法來解決此問題：增加縫隙深度，為_r增加縫隙深度，機箱的彎邊寬度取151TIITI，重疊尺寸越大，屏蔽效能越好；減小縫隙長度，由于鈑金機箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補此缺陷，采用了經(jīng)濟、實用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅**，由于**具有一定的彈性，裝配后**變形，接觸面產(chǎn)生一定的壓力，使接合面具有了一定的電氣連續(xù)性。
2.儀表窗口的屏蔽
儀表窗口對設備來說是比較大的泄漏口，必須采取有效的措施將其屏蔽，為此采用加裝絲網(wǎng)屏蔽玻璃的方法對數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表進行外部屏蔽。絲網(wǎng)屏蔽玻璃是由一種低阻抗的金屬絲網(wǎng)通過特殊工藝夾在兩層玻璃之間制成，絲網(wǎng)篩子L的密度決定其主要的屏蔽效能。如圖1所示，由于玻璃周邊預留了10～20II'IITI金屬絲網(wǎng)毛邊，通過螺裝金屬外框?qū)⑺o緊壓在機箱上，從而獲得連續(xù)的導電表面，以達到減少電磁泄露的目的。
（儀表窗口的屏蔽）
3機箱內(nèi)部各單元布局及其屏蔽
合理布置設備內(nèi)各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟又實用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設備中干擾源是控制保護器，敏感設備是數(shù)字電流表和電壓表，為了避免二者緊鄰，把它們分別放置于機箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達到更有效的屏蔽效。
此車載設備的后面板上安裝有接地柱，即機殼地。機殼地可以使由于靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放，避免由于靜電放電時產(chǎn)生的大電流流進設備的電路對其造成干擾和危害，合理的接地點對于整個機箱的屏蔽效能十分重要。
4.測試結(jié)果及完善措施
此車載設備在采取了以上電磁兼容措施后，按GJB151A～97有關的電磁兼容指標要求進行測試，發(fā)現(xiàn)除了RE102試驗項目超標外，其余各項指標均合格。
對RE102試驗項目進行觀察，發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果圖的超標點為24MHz、36MHz兩點，而這兩點分別是12MHz頻率點的二三次諧波。為了找到這一頻率點的元器件，對機箱內(nèi)各單元進行了分析，發(fā)現(xiàn)控制保護單元中有一個12MHz晶振，由于晶振屬于高噪聲元器件，能夠產(chǎn)生較強的輻射，從而使其周邊充滿著近場輻射場。如果輻射場內(nèi)有器件或走線，晶振及其諧波信號將耦合到器件或走線上而輻射出去；
再者又發(fā)現(xiàn)控制保護單元的PCB板未采取就近接地措施，只是通過一根長引線和機殼地相連，造成信號的環(huán)路面積增大，產(chǎn)生了很強的輻射，所以對控制保護單元采取措施應該是行之有效的。首先對品振進行屏蔽且屏蔽體就近接地，弱化輻射發(fā)射強度；然后控制保護單元的PCB板同樣采取就近接地措施，并且在屏蔽盒出口處的信號線上安裝一個鐵氧體磁環(huán)，可以將不需要的高頻干擾抑制掉。通過采取以上措施后，RE102試驗指標合格，如下圖：
（測試結(jié)果）
電磁兼容是一門實踐性很強的綜合性學科，無淪是結(jié)構設計，還是印制板設計，都需要采取行之有效的方法。該車載設備在采
取了以上各種有效措施后，*終達到了更為理想的電磁兼容效果。由此可見，車載電子設備的電磁兼容設計不容忽視！
在日趨惡劣的電磁環(huán)境中，倘若不采取正確的電磁屏蔽措施，則會導致設備之間的電磁干擾愈發(fā)嚴重，電子產(chǎn)品的性能一旦下降，嚴重的會危及到信息的**。為了保證電子設備在復雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設備，而又不受其他設備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設備研制的初期階段必須從結(jié)構、技術等各方面進行嚴格的電磁兼容設計。
l電磁兼容設計的基本要求
電磁兼容性是電子設備的主要性能之一，在進行設備功能設計的同時，還應進行電磁兼容設計。電磁兼容設計的目的是使所設計的設備在復雜電磁環(huán)境中實現(xiàn)電磁兼容，因此在進行電磁兼容設計時應滿足以下要求：首先明確設備所滿足的電磁兼容指標，然后確定設備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對性地采取措施，*后通過試驗了解設備是否達到了電磁兼容指標要求。
2電磁兼容設計所采取的方法
對于通信車而言，通常其所裝載的設備量很多，包括配電設備、通信設備及終端設備等，各設備間很容易形成電磁干擾，進而影響通信質(zhì)量，因此設備在進行電磁兼容設計時要從3要素(干擾源、耦合途徑和敏感設備)出發(fā)，采取各種有效手段，抑制干擾源，消除或減弱干擾耦合，增加敏感設備的抗干擾能力。
下面我們以某車載電子設備為例，由數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關、斷路器、控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關、斷路器布置于前面板上．控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機箱內(nèi)部。此設備要滿足GJB151A一97有關的電磁兼容指標要求，在結(jié)構設計等方面采取的主要措施有：機箱縫隙的屏蔽；儀表窗口的屏蔽；電纜敷設以及電源線濾波，各單元合理布局及其屏蔽等。
1.機箱縫隙的屏蔽
影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車載電子設備的框架是采用鋁板折彎后對焊而成，焊縫平滑連續(xù)，屬于長久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板本身的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續(xù)性。對于可拆式接縫，如機箱、蓋板接合處，往往采用螺釘緊固方式，由于螺釘?shù)拈g距不宜太小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等原因，使接合面處不可避免地產(chǎn)生了縫隙，降低了機箱的屏蔽效能，為此采取了2種方法來解決此問題：增加縫隙深度，為_r增加縫隙深度，機箱的彎邊寬度取151TIITI，重疊尺寸越大，屏蔽效能越好；減小縫隙長度，由于鈑金機箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補此缺陷，采用了經(jīng)濟、實用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅**，由于**具有一定的彈性，裝配后**變形，接觸面產(chǎn)生一定的壓力，使接合面具有了一定的電氣連續(xù)性。
2.儀表窗口的屏蔽
儀表窗口對設備來說是比較大的泄漏口，必須采取有效的措施將其屏蔽，為此采用加裝絲網(wǎng)屏蔽玻璃的方法對數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表進行外部屏蔽。絲網(wǎng)屏蔽玻璃是由一種低阻抗的金屬絲網(wǎng)通過特殊工藝夾在兩層玻璃之間制成，絲網(wǎng)篩子L的密度決定其主要的屏蔽效能。如圖1所示，由于玻璃周邊預留了10～20II'IITI金屬絲網(wǎng)毛邊，通過螺裝金屬外框?qū)⑺o緊壓在機箱上，從而獲得連續(xù)的導電表面，以達到減少電磁泄露的目的。
（儀表窗口的屏蔽）3機箱內(nèi)部各單元布局及其屏蔽
合理布置設備內(nèi)各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟又實用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設備中干擾源是控制保護器，敏感設備是數(shù)字電流表和電壓表，為了避免二者緊鄰，把它們分別放置于機箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達到更有效的屏蔽效。
此車載設備的后面板上安裝有接地柱，即機殼地。機殼地可以使由于靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放，避免由于靜電放電時產(chǎn)生的大電流流進設備的電路對其造成干擾和危害，合理的接地點對于整個機箱的屏蔽效能十分重要。
4.測試結(jié)果及完善措施
此車載設備在采取了以上電磁兼容措施后，按GJB151A～97有關的電磁兼容指標要求進行測試，發(fā)現(xiàn)除了RE102試驗項目超標外，其余各項指標均合格。
對RE102試驗項目進行觀察，發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果圖的超標點為24MHz、36MHz兩點，而這兩點分別是12MHz頻率點的二三次諧波。為了找到這一頻率點的元器件，對機箱內(nèi)各單元進行了分析，發(fā)現(xiàn)控制保護單元中有一個12MHz晶振，由于晶振屬于高噪聲元器件，能夠產(chǎn)生較強的輻射，從而使其周邊充滿著近場輻射場。如果輻射場內(nèi)有器件或走線，晶振及其諧波信號將耦合到器件或走線上而輻射出去；
再者又發(fā)現(xiàn)控制保護單元的PCB板未采取就近接地措施，只是通過一根長引線和機殼地相連，造成信號的環(huán)路面積增大，產(chǎn)生了很強的輻射，所以對控制保護單元采取措施應該是行之有效的。首先對品振進行屏蔽且屏蔽體就近接地，弱化輻射發(fā)射強度；然后控制保護單元的PCB板同樣采取就近接地措施，并且在屏蔽盒出口處的信號線上安裝一個鐵氧體磁環(huán)，可以將不需要的高頻干擾抑制掉。通過采取以上措施后，RE102試驗指標合格，如下圖：
（測試結(jié)果）電磁兼容是一門實踐性很強的綜合性學科，無淪是結(jié)構設計，還是印制板設計，都需要采取行之有效的方法。該車載設備在采
取了以上各種有效措施后，*終達到了更為理想的電磁兼容效果。由此可見，車載電子設備的電磁兼容設計不容忽視！
