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电源电子设备的电磁兼容(二)

电源电子设备的电磁兼容(二)

点击数:7874 次   录入时间:03-04 11:45:20   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

5 电磁兼容性问题的规范和标准

  干扰特别委员会(CISPR),主要研究无线电系统中干扰噪声的测量。1976年,CISPR开始制订电磁干扰的EMI标准。1900年10月在几经修订基础上公布再版标准,随后该委员会还与国际无线通信资询委员会一起审议,为电子产品电磁兼容性的检测制订数据要求及具体方法。制订了以信息技术装置噪声为对象的“工业、科学及医疗用无线电仪器的干扰特性允许值及其测量方法”(标准11号);“车辆、机动船和火花点火发动驱动装置无线电干扰特性的测量方法及允许值”(标准12号);“无线电和电视接收机的无线电干扰特性的测量方法及允许值”(标准13号)等。直至1992年中期,国际EMI标准才最终完善起来。CISPR推荐的容限已为世界上许多国家所采纳,并作为其国家条例的基础。

  无线电发射机功率电平是影响周围无线电电子设备,产生干扰电平的一个重要因素。因此无线电发射机功率电平应该受到限制。例如,根据无线电通信咨询委员会357-1号建议,在卫星通信系统和地面微波中继通信线路共同使用的(5800~8100MHz)频段上,当给到天线上的功率不超过13dBW时,应该限制微波中继通信线路的发射机有效辐射功率(即发射机功率和天线增益的乘积)数值为55dBW。建议同时限制卫星通信的地面站的功率及通信卫星辐射功率通量密度。许多其它的无线电业务,例如业余无线电爱好者的,移动通信系统等的发射机功率的最大值也应该受到限制。

  频率规划在全国和全世界范围内已被广泛采用,是提高射频资源利用率的一种途径,也是保证无线电电子设备电磁兼容性的重要措施之一。因此应严格按照国际协议(无线电频率分配表)和全国文件,实行国家、地区的频带划分和业务之间的频带分配。根据频率—空间分配的原理进行无线频道分配。频率规划必须保证每个无线电电子设备干扰电平最小,或消除干扰,由国家无线电管理委员会负责协调。

  近年来,我国许多部门都在开展电磁兼容性的试验研究和有关技术标准的制定工作,制定了一系列标准和规范。例如,国家标准GB3907-83为工业无线电干扰基本测量方法;GB4824.1-84为工业、科学和医疗射频设备无线电干扰允许值;GB6279-86为车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置无线电特性测量方法及允许值等。国家无线电管理委员会对工、科、医等电子设备的使用频率、带宽和最大辐射场强都作出了具体规定。这对保证电子设备的正常工作和人民的正常生活以及促进现代科学技术更迅速发展,都起了重要的作用。

6 一些典型电磁兼容性问题的解决

  由于电子技术在各行各业中的广泛应用,在人类活动的空间无处不充斥着电磁波,因此,电子设备不解决电磁波干扰问题,就不能兼容工作。在实际应用中,人们在研究抗干扰技术方面也积累了大量的经验,不断地研究出许多实用的方法来消除电磁干扰。

  实验发现汽车工作时,电磁干扰相当突出,严重时会损坏电子元器件。因此,汽车电子设备的电磁环境最为恶劣,汽车电子设备的电磁兼容性问题也特别受到人们的重视。汽车点火所产生的高频辐射最为突出。日本和美国等先进国家的环保部门为防止汽车电气噪声对环境的污染,规定只能使用带阻尼(如碳芯)的屏蔽线作为点火线,实践表明这是很有效的措施。

  为了解决微电技术,尤其是计算机在汽车上的应用和推广,根据需要和实际要求,可以设计出效果良好的滤波电路,置于前级可使大多数因传导而进入系统的干扰噪声消除在电路系统的入口处;可以设置隔离电路,如变压器隔离和光电隔离等解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传导干扰,同时阻止因公共阻抗、长线传输而引起的干扰;也可以设置能量吸收回路,从而减少电路、器件吸收的噪声能量;或通过选择元器件和合理安排电路系统,使干扰的影响减小。

  微机设备的软件抗干扰主要是稳定内存数据和保证程序指针。微机是一个可编程控制装置,软件可以支持和加强硬件的抗干扰能力。如果微机系统中随机内存RAM主要用于测量和控制时数据的暂时存放,内存空间较小,对存放的数据而言,若将采集到的几组数据求平均值作为采样结果,可避免在采集时因干扰而破坏了数据的真实性;如果存放在随机内存中的数据因干扰而丢失或者数据发生变化,可以在随机内存区设置检验标志;为了减少干扰对随机内存区的破坏,可在随机存储器芯片的写信号线上加触发装置,只有在CPU写数据时才发。软件抗干扰的措施也很多,如数字滤波程序、抗窄脉冲的延时程序、逻辑状态的真伪判别等。有时候,必须采用软件和硬件相结合的办法才能抑制干扰,常用的办法是设置一个定时器,从而保护程序正常运行。

  近年来,电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展。塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上,于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板,对仪器的正常工作产生有害的干扰,而仪器所产生的电磁波,也非常容易辐射到周围空间,影响其它电子仪器的正常工作。为了使这种电子仪器能满足电磁兼容性要求,人们在实践中,研究出塑料金属化处理的工艺方法,如溅射镀锌、真空镀(AL)、电镀或化学镀铜、粘贴金属箔(Cu或AL)和涂覆导电涂料等。经过金属化处理之后,使完全绝缘的塑料表面或塑料本身(导电塑料)具有金属那样反射(如手机)。吸收、传导和衰减电磁波的特性,从而起到屏蔽电磁波干扰的作用。实际应用中,采用导电涂料作屏蔽涂层,性能优良而且价格适宜。在需要屏蔽的地方,做成一个封闭的导电壳体并接地,把内外两种不同的电磁波隔离开。实践表明,若屏蔽材料能达到(30~40)dB以上衰减量的屏蔽效果时,就是实用、可行的。

  由于电子技术应用广泛,而且各种干扰设备的辐射很复杂,要完全消除电磁干扰是不可能的。但是,根据电磁兼容性原理,可以采取许多技术措施减小电磁干扰,使电磁干扰控制到一定范围内,从而保证系统或设备的兼容性,例如,通信系统最初设计时,就应该严格进行现场电波测试,有针对性地选择频率及极化方式,避开雷达、移动通信等杂波干扰;高压线选择路径时,应尽量绕开无线电台(站)或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽;接收设备与工业干扰源设备适当配置,使接收设备与各种工业干扰源离开一定距离;在微波通信电路设计中,为了减少干扰,可采用天线高低站方式调整微波电路反射点,并利用山头阻挡反射波,使之不能对直射波形成干扰。另外,微波铁塔是独立的高大建筑物,应采用完善的接地、屏蔽等避雷措施。

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