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電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的電磁兼容對策論文
摘要：:電子設(shè)備在各行各業(yè)的發(fā)展過程中起到關(guān)鍵作用,是一種必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。因此,相關(guān)人員必須重視對電子設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的構(gòu)建,并加強(qiáng)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高電子設(shè)備的電磁兼容性。本文從電子設(shè)備兼容的基本原理出發(fā),分析了當(dāng)前電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題,并以實現(xiàn)良好的電磁兼容為目的,探討有效的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計措施。
關(guān)鍵詞：:電子設(shè)備；結(jié)構(gòu)設(shè)計；電磁兼容
電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開電子設(shè)備的支持,在電子設(shè)備運(yùn)行過程中,存在多個可能會對電子設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾的因素,尤其是在當(dāng)前的市場發(fā)展環(huán)境下,人們對電子設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量提出了更高的要求,也就意味著必須實現(xiàn)高質(zhì)量的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的兼容�；诖�,電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員必須加強(qiáng)對電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中電磁兼容設(shè)計的研究與實踐,并不斷總結(jié)經(jīng)驗,提高電子設(shè)備結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計水平。
1電子設(shè)備兼容的基本內(nèi)涵
電子設(shè)備在運(yùn)行過程中,需要保證電磁兼容,當(dāng)實現(xiàn)良好的電磁兼容時,說明該電子設(shè)備整體處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)中。電磁兼容指的是電子設(shè)備運(yùn)行過程中,各個運(yùn)行線路不會出現(xiàn)應(yīng)用電子設(shè)備正常運(yùn)行的電磁。電磁兼容時,電力系統(tǒng)中的電子設(shè)備、電子線路等也能夠獨(dú)立運(yùn)行而不彼此干擾,能夠保證電力系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)功能的正常發(fā)揮。且各個電子設(shè)備還能夠互相支持,形成穩(wěn)定高效的電力系統(tǒng)。當(dāng)電子設(shè)備不兼容時,說明電子設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了電磁干擾,從而不能正常運(yùn)行。因此,電磁兼容情況的好壞一定程度上等同于電子設(shè)備是否能夠正常發(fā)揮效益。在眾多行業(yè)和領(lǐng)域都存在電子設(shè)備,對于較為復(fù)雜的電力系統(tǒng)而言,其面對的電磁環(huán)境更為復(fù)雜,因而會產(chǎn)生較大的電磁干擾,對于這種電力系統(tǒng)而言,更要重視電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的電磁兼容,確保采用恰當(dāng)?shù)奶幚硎侄?降低電磁對電力系統(tǒng)的干擾,實現(xiàn)各個電子設(shè)備構(gòu)成部分的平衡與穩(wěn)定。
2電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計電磁兼容設(shè)計存在的問題
2.1PCB設(shè)計存在的問題
PCB是電子設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備,在PCB設(shè)計過程中,常見的問題是尺寸設(shè)計不規(guī)范、PCB板和元器件設(shè)計不合理等。這些問題的存在都會影響PCB設(shè)備的綜合性能的穩(wěn)定發(fā)揮,且在設(shè)計過程中,PCB設(shè)計會遇到較多的參數(shù),若不能全面、精確的對參數(shù)進(jìn)行考慮與計算,就無法得到科學(xué)性的PCB設(shè)計方案,很可能影響PCB設(shè)備與其他電子設(shè)備之間的電磁兼容性。
2.2屏蔽設(shè)計存在的問題
在設(shè)計屏蔽設(shè)備時,常見的問題是電接觸設(shè)計不合理,且在選擇屏蔽設(shè)備材料時,沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,導(dǎo)致屏蔽設(shè)備質(zhì)量不合格。在具體的設(shè)計過程中,還存在沒有合理的設(shè)置設(shè)備機(jī)箱縫隙的屏蔽設(shè)備等現(xiàn)象,從整體上影響了屏蔽設(shè)備的抗干擾能力。
2.3濾波設(shè)計存在的問題
濾波設(shè)計中需要全面的考慮設(shè)備性能,但是在實際的設(shè)計過程中,設(shè)計人員常常無法做到全面掌控設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié),導(dǎo)致無法在濾波設(shè)計過程中對電磁干擾源進(jìn)行有效的切斷,常出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象。
2.4接地設(shè)計存在的問題
在進(jìn)行電子設(shè)備的接地設(shè)計時,設(shè)計人員常見的問題是常常忽略電子設(shè)備接地設(shè)計的重要性,接地保護(hù)做的不到位,導(dǎo)致無法獲得較高的接地設(shè)計水平,不利于電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
3電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計時保障電磁兼容的有效對策
3.1PCB設(shè)計對策
設(shè)計人員要確保設(shè)計出合理的PCB尺寸,在此基礎(chǔ)上,不斷完善PCB的自身性能,包括抗噪和抗串?dāng)_等。PCB的設(shè)計還要關(guān)注PCB板的布局,在連接高頻元器件時,要盡量將連線縮短。其次,還要對電路各功能單位的位置進(jìn)行合理的布置,確保布局合理,以實現(xiàn)信號向著同一個方向流通。在設(shè)計元器件參數(shù)時,要按照參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對PCB元器件進(jìn)行有序排列。元器件的設(shè)計還涉及到布局設(shè)計,此時應(yīng)該盡量實現(xiàn)電路元器件的集成設(shè)計,使其連接合理,促進(jìn)電磁兼容。
3.2屏蔽設(shè)計對策
屏蔽設(shè)備多種元器件的組合,在設(shè)計時,要盡量實現(xiàn)元器件合理的電接觸,衡量電接觸是否合理的關(guān)鍵在于接觸電阻的大小,要盡量降低接觸電阻。在屏蔽設(shè)備設(shè)計過程中,要關(guān)注屏蔽材料的選擇,選擇的材料應(yīng)具有較高的電阻和導(dǎo)電率。導(dǎo)電率較高的材料能夠有效的增強(qiáng)材料的抗電磁干擾的能力。設(shè)備機(jī)箱中會有縫隙,也要注意對其進(jìn)行屏蔽設(shè)置。常用的處理設(shè)備機(jī)箱縫隙的措施是在機(jī)箱縫隙結(jié)合面處粘貼帶背膠的鈹青銅簧片。在電子設(shè)備的屏蔽設(shè)計過程中,還常常借用相關(guān)的介質(zhì)來實現(xiàn)對電磁的有效阻隔,這種介質(zhì)的使用常常能夠達(dá)到減少電磁干擾的功效。選擇介質(zhì)時,要關(guān)注介質(zhì)對電磁波的吸收能力,常用的為吸收能力較高的金屬介質(zhì)。實踐證明,這種介質(zhì)能夠很好地阻隔電磁干擾。根據(jù)以往的工程案例可知,在屏蔽設(shè)計過程中,設(shè)計人員常常使用的屏蔽手段為磁屏蔽和電屏蔽。這兩種屏蔽手段對應(yīng)的是不同的,要根據(jù)實際的工程情況選擇合理的屏蔽方式。
3.3濾波設(shè)計對策
在濾波設(shè)計中,設(shè)計人員要想真正的實現(xiàn)電磁兼容,需要對沿導(dǎo)線傳播的干擾源進(jìn)行阻斷。改善濾波設(shè)備性能的常用措施是使用組合型濾波器,一般采用兩個電容器和一個電感器組成的π型濾波器。這種濾波器在使用過程總能夠發(fā)揮消除電路間的耦合的功效。常用的提高電磁兼容水平的濾波設(shè)計對策是組合差模和共模濾波單元,實現(xiàn)對電流的有效抑制和高頻段噪聲的降低,從而改善電子設(shè)備的綜合性能。
3.4接地設(shè)計對策
接地設(shè)計的重點(diǎn)在于選擇合適的接地點(diǎn),設(shè)計出科學(xué)性較高的電路組合接地方案。大部分工程在接地設(shè)計中,采用的都是多點(diǎn)就近的接地方式,這種接地方式的優(yōu)勢在于能夠減少接地點(diǎn)間的電位差,降低電磁干擾的影響。要嚴(yán)格的控制接地線和接地面的直流搭接阻抗,一般要處在小于2.5mW的范圍內(nèi),在這個范圍內(nèi)時,接地保護(hù)的電氣連接則是十分可靠的。接地設(shè)計還應(yīng)該關(guān)注接地面的處理,確保接地面的材料設(shè)備具有較好的抗氧化和抗腐蝕性能。在接地設(shè)計中,需要關(guān)注關(guān)鍵設(shè)備的接地設(shè)計工作,主要是電子設(shè)備板的接地設(shè)計,同時還要在接地設(shè)計過程中關(guān)注電磁兼容設(shè)計。要選擇盡可能粗的接地線,接地線的選擇要根據(jù)PCB板的特定電流大小來決定,一般情況下要選擇能夠通過三倍與PCB板的特定電流的接地線。在部分工程中,可能會大量的使用銅箔來鋪設(shè)地線,此時設(shè)計人員要借助較粗的導(dǎo)線將同種功能的電路銅連接在一起,以有效的降低噪音。在接地設(shè)計中,要確保分開設(shè)置數(shù)字地線和模擬地線,當(dāng)遇到低頻率的電路時,其接地方式常為單點(diǎn)和并聯(lián)。在接地布線過程中,常用的布置方式為先部分串聯(lián)、后并聯(lián),接地則是最后一個步驟。當(dāng)遇到高頻電路時,串聯(lián)接地是最常用的方式,且一般選擇短粗型的接地線。且要將銅箔設(shè)置在高頻元器件四周。所有的接地設(shè)計都要確保接地線形成一個閉環(huán)電路。
3.5電源保護(hù)設(shè)計
電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開電源的支持,電源能否正常啟動關(guān)乎到電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行質(zhì)量。因此,設(shè)計人員要做好電源保護(hù)設(shè)計,電源保護(hù)設(shè)計的內(nèi)容包括過壓力保護(hù)、緩啟動保護(hù)、欠壓報警以及過流保護(hù)等。有的電源的電路板為印制,對于這種電源,有效的保護(hù)措施為采用適當(dāng)軟度的保險絲實現(xiàn)過流保護(hù),這樣做的目的在于當(dāng)電路電流較大時,電源也能夠正常啟動,并保證過流安全。在電源保護(hù)設(shè)計過程中,還要做好電容保護(hù)設(shè)計,對電容進(jìn)行保護(hù)的目的在于避免保險絲熔斷對其他元器件正常工作的影響,保護(hù)電容的常用方式為輸入電壓,這種方式經(jīng)實踐證明是一種高效、直接的電容保護(hù)方式,輸入電壓的部位是元器件,要密切關(guān)注保險絲的狀況,及時的更換出現(xiàn)問題的保險絲。在保護(hù)電源的過程中,還要做好對元器件的保護(hù)設(shè)計,要在元器件中加入電管、壓敏的電阻等,這樣做的目的在于實現(xiàn)對配電線路和地電位之間的過壓保護(hù),在安裝電壓和壓敏電阻之后,能夠?qū)崿F(xiàn)配電路和地電位之間的等電位連接,從而實現(xiàn)過壓保護(hù)。
4結(jié)語
經(jīng)過上述的分析可知,在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,應(yīng)該做好的工作較為繁雜。但是鑒于電子設(shè)備是一種需要長期運(yùn)行的設(shè)備,必須要把握住設(shè)計重點(diǎn),即要電子設(shè)備自身的質(zhì)量和設(shè)備間的連接質(zhì)量,要確�？刂坪每赡苡绊戨娮釉O(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的因素,包括運(yùn)行環(huán)境、操作人員等,不斷提高設(shè)計方案的科學(xué)性,并控制各種干擾因素,確保電磁兼容。在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,設(shè)計人員要從保證電磁兼容出發(fā),分析電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的常見問題以及電磁兼容現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上,實現(xiàn)對電子設(shè)備中的PCB、屏蔽設(shè)備、接地設(shè)備、電源保護(hù)等設(shè)計,確保每一個結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的質(zhì)量,從而實現(xiàn)各個電子設(shè)備間的電磁兼容,提高電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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