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如何正確設(shè)計(jì)車載電子設(shè)備電磁兼容方案
日期：2024-10-18 15:02
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摘要：
當(dāng)今，電子產(chǎn)品的數(shù)量及應(yīng)用越來(lái)越多，同時(shí)也造成電磁干擾越來(lái)越嚴(yán)重我們將如何正確設(shè)計(jì)車載電子設(shè)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備之間的電磁干擾愈發(fā)嚴(yán)重，電子產(chǎn)品的性能一旦下降，嚴(yán)重的會(huì)危及到信息的**。為了保證電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設(shè)備，而又不受其他設(shè)備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設(shè)備研制的初期階段必須從結(jié)構(gòu)、技術(shù)等各方面進(jìn)行嚴(yán)格的電磁兼容設(shè)計(jì)。
l電磁兼容設(shè)計(jì)的基本要求
電磁兼容性是電子設(shè)備的主要性能之一，在進(jìn)行設(shè)備功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：首先明確設(shè)備所滿足的電磁兼容指標(biāo)，然后確定設(shè)備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對(duì)性地采取措施，*后通過(guò)試驗(yàn)了解設(shè)備是否達(dá)到了電磁兼容指標(biāo)要求。
2電磁兼容設(shè)計(jì)所采取的方法
對(duì)于通信車而言，通常其所裝載的設(shè)備量很多，包括配電設(shè)備、通信設(shè)備及終端設(shè)備等，各設(shè)備間很容易形成電磁干擾，進(jìn)而影響通信質(zhì)量，因此設(shè)備在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)要從3要素(干擾源、耦合途徑和敏感設(shè)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(shè)備的抗干擾能力。
下面我們以某車載電子設(shè)備為例，由數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、斷路器、控制保護(hù)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(kāi)關(guān)、斷路器布置于前面板上．控制保護(hù)單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機(jī)箱內(nèi)部。此設(shè)備要滿足GJB151A一97有關(guān)的電磁兼容指標(biāo)要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面采取的主要措施有：機(jī)箱縫隙的屏蔽；儀表窗口的屏蔽；電纜敷設(shè)以及電源線濾波，各單元合理布局及其屏蔽等。
1.機(jī)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(shè)備的框架是采用鋁板折彎后對(duì)焊而成，焊縫平滑連續(xù)，屬于長(zhǎng)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(duì)于可拆式接縫，如機(jī)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(jī)箱的屏蔽效能，為此采取了2種方法來(lái)解決此問(wèn)題：增加縫隙深度，為_(kāi)r增加縫隙深度，機(jī)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(zhǎng)度，由于鈑金機(jī)箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補(bǔ)此缺陷，采用了經(jīng)濟(jì)、實(shí)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(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)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(duì)數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表進(jìn)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(guò)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(yù)留了10～20II'IITI金屬絲網(wǎng)毛邊，通過(guò)螺裝金屬外框?qū)⑺o緊壓在機(jī)箱上，從而獲得連續(xù)的導(dǎo)電表面，以達(dá)到減少電磁泄露的目的。
（儀表窗口的屏蔽）
3機(jī)箱內(nèi)部各單元布局及其屏蔽
合理布置設(shè)備內(nèi)各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設(shè)備中干擾源是控制保護(hù)器，敏感設(shè)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(jī)箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達(dá)到更有效的屏蔽效。
此車載設(shè)備的后面板上安裝有接地柱，即機(jī)殼地。機(jī)殼地可以使由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通過(guò)大地泄放，避免由于靜電放電時(shí)產(chǎn)生的大電流流進(jìn)設(shè)備的電路對(duì)其造成干擾和危害，合理的接地點(diǎn)對(duì)于整個(gè)機(jī)箱的屏蔽效能十分重要。
4.測(cè)試結(jié)果及完善措施
此車載設(shè)備在采取了以上電磁兼容措施后，按GJB151A～97有關(guān)的電磁兼容指標(biāo)要求進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)除了RE102試驗(yàn)項(xiàng)目超標(biāo)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均合格。
對(duì)RE102試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果圖的超標(biāo)點(diǎn)為24MHz、36MHz兩點(diǎn)，而這兩點(diǎn)分別是12MHz頻率點(diǎn)的二三次諧波。為了找到這一頻率點(diǎn)的元器件，對(duì)機(jī)箱內(nèi)各單元進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)控制保護(hù)單元中有一個(gè)12MHz晶振，由于晶振屬于高噪聲元器件，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射，從而使其周邊充滿著近場(chǎng)輻射場(chǎng)。如果輻射場(chǎng)內(nèi)有器件或走線，晶振及其諧波信號(hào)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(hù)單元的PCB板未采取就近接地措施，只是通過(guò)一根長(zhǎng)引線和機(jī)殼地相連，造成信號(hào)的環(huán)路面積增大，產(chǎn)生了很強(qiáng)的輻射，所以對(duì)控制保護(hù)單元采取措施應(yīng)該是行之有效的。首先對(duì)品振進(jìn)行屏蔽且屏蔽體就近接地，弱化輻射發(fā)射強(qiáng)度；然后控制保護(hù)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(hào)線上安裝一個(gè)鐵氧體磁環(huán)，可以將不需要的高頻干擾抑制掉。通過(guò)采取以上措施后，RE102試驗(yàn)指標(biāo)合格，如下圖：
（測(cè)試結(jié)果）
電磁兼容是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科，無(wú)淪是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還是印制板設(shè)計(jì)，都需要采取行之有效的方法。該車載設(shè)備在采
取了以上各種有效措施后，*終達(dá)到了更為理想的電磁兼容效果。由此可見(jiàn)，車載電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備之間的電磁干擾愈發(fā)嚴(yán)重，電子產(chǎn)品的性能一旦下降，嚴(yán)重的會(huì)危及到信息的**。為了保證電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設(shè)備，而又不受其他設(shè)備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設(shè)備研制的初期階段必須從結(jié)構(gòu)、技術(shù)等各方面進(jìn)行嚴(yán)格的電磁兼容設(shè)計(jì)。
l電磁兼容設(shè)計(jì)的基本要求
電磁兼容性是電子設(shè)備的主要性能之一，在進(jìn)行設(shè)備功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：首先明確設(shè)備所滿足的電磁兼容指標(biāo)，然后確定設(shè)備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對(duì)性地采取措施，*后通過(guò)試驗(yàn)了解設(shè)備是否達(dá)到了電磁兼容指標(biāo)要求。
2電磁兼容設(shè)計(jì)所采取的方法
對(duì)于通信車而言，通常其所裝載的設(shè)備量很多，包括配電設(shè)備、通信設(shè)備及終端設(shè)備等，各設(shè)備間很容易形成電磁干擾，進(jìn)而影響通信質(zhì)量，因此設(shè)備在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)要從3要素(干擾源、耦合途徑和敏感設(shè)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(shè)備的抗干擾能力。
下面我們以某車載電子設(shè)備為例，由數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、斷路器、控制保護(hù)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(kāi)關(guān)、斷路器布置于前面板上．控制保護(hù)單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機(jī)箱內(nèi)部。此設(shè)備要滿足GJB151A一97有關(guān)的電磁兼容指標(biāo)要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面采取的主要措施有：機(jī)箱縫隙的屏蔽；儀表窗口的屏蔽；電纜敷設(shè)以及電源線濾波，各單元合理布局及其屏蔽等。
1.機(jī)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(shè)備的框架是采用鋁板折彎后對(duì)焊而成，焊縫平滑連續(xù)，屬于長(zhǎng)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(duì)于可拆式接縫，如機(jī)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(jī)箱的屏蔽效能，為此采取了2種方法來(lái)解決此問(wèn)題：增加縫隙深度，為_(kāi)r增加縫隙深度，機(jī)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(zhǎng)度，由于鈑金機(jī)箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補(bǔ)此缺陷，采用了經(jīng)濟(jì)、實(shí)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(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)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(duì)數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表進(jìn)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(guò)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(yù)留了10～20II'IITI金屬絲網(wǎng)毛邊，通過(guò)螺裝金屬外框?qū)⑺o緊壓在機(jī)箱上，從而獲得連續(xù)的導(dǎo)電表面，以達(dá)到減少電磁泄露的目的。
（儀表窗口的屏蔽）3機(jī)箱內(nèi)部各單元布局及其屏蔽
合理布置設(shè)備內(nèi)各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設(shè)備中干擾源是控制保護(hù)器，敏感設(shè)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(jī)箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達(dá)到更有效的屏蔽效。
此車載設(shè)備的后面板上安裝有接地柱，即機(jī)殼地。機(jī)殼地可以使由于靜電感應(yīng)而積累在機(jī)殼上的大量電荷通過(guò)大地泄放，避免由于靜電放電時(shí)產(chǎn)生的大電流流進(jìn)設(shè)備的電路對(duì)其造成干擾和危害，合理的接地點(diǎn)對(duì)于整個(gè)機(jī)箱的屏蔽效能十分重要。
4.測(cè)試結(jié)果及完善措施
此車載設(shè)備在采取了以上電磁兼容措施后，按GJB151A～97有關(guān)的電磁兼容指標(biāo)要求進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)除了RE102試驗(yàn)項(xiàng)目超標(biāo)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均合格。
對(duì)RE102試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果圖的超標(biāo)點(diǎn)為24MHz、36MHz兩點(diǎn)，而這兩點(diǎn)分別是12MHz頻率點(diǎn)的二三次諧波。為了找到這一頻率點(diǎn)的元器件，對(duì)機(jī)箱內(nèi)各單元進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)控制保護(hù)單元中有一個(gè)12MHz晶振，由于晶振屬于高噪聲元器件，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射，從而使其周邊充滿著近場(chǎng)輻射場(chǎng)。如果輻射場(chǎng)內(nèi)有器件或走線，晶振及其諧波信號(hào)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(hù)單元的PCB板未采取就近接地措施，只是通過(guò)一根長(zhǎng)引線和機(jī)殼地相連，造成信號(hào)的環(huán)路面積增大，產(chǎn)生了很強(qiáng)的輻射，所以對(duì)控制保護(hù)單元采取措施應(yīng)該是行之有效的。首先對(duì)品振進(jìn)行屏蔽且屏蔽體就近接地，弱化輻射發(fā)射強(qiáng)度；然后控制保護(hù)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(hào)線上安裝一個(gè)鐵氧體磁環(huán)，可以將不需要的高頻干擾抑制掉。通過(guò)采取以上措施后，RE102試驗(yàn)指標(biāo)合格，如下圖：
（測(cè)試結(jié)果）電磁兼容是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科，無(wú)淪是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還是印制板設(shè)計(jì)，都需要采取行之有效的方法。該車載設(shè)備在采
取了以上各種有效措施后，*終達(dá)到了更為理想的電磁兼容效果。由此可見(jiàn)，車載電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)不容忽視！
