电磁兼容性设计是电子工程师永远无法回避的难题。
电子设备一般都要经过的测试内容大致有以下7项:
1.静电放电抗扰度:接触放电正负8KV
2.电快速瞬变脉冲群抗扰度:耦合正负4KV
3.浪涌冲击抗扰度:正负极性各4KV
4.工频磁场抗扰度:磁场强度100A/M,时间30秒
5.衰减震荡波抗扰度:频率1MHZ,正负2.5KV
6.脉冲磁场抗扰度:1000A/M
7.高温(70)、低温(-25)合计时间一般2小时到72小时不等。
一般来说,解决了电源的抗干扰问题就解决了设备80%以上的干扰,这就是说电源不仅仅是为设备提供合适的电压这么简单,它是大部分干扰进入的第一门户,也是我们消除干扰的第一道措施。
大部分干扰通过电源变压器就会衰减很大一部分,所有交流供电设备的电磁兼容要比直流供电设备好处理一些。从实验内容可以看出,干扰源大部分都是高压信号,不同的是频率和耦合方式。
个人认为可以把常见的干扰分为硬干扰和软干扰两种,硬干扰是那些具有高能量的干扰信号,比如浪涌信号,不加抑制可直接烧坏芯片,比较常见的是电源芯片被击穿,输出电压不准确,芯片发烫等现象。软干扰是指能量比较小,主要表现为控制信号、输入信号被干扰,状态发生错乱。
抑制硬干扰的主要方式是降低电压、泄放电流,其实就是通过保护元件消耗干扰信号的能量,比较常用的保护元件有放电管、压敏电阻、TVS管、可恢复保险、热敏电阻等;前三种元件可以有效的消耗干扰信号能量,后两种元件可在受到干扰时断开与干扰源的电气连接,保护电路。
放电管、压敏电阻、TVS管都是电源输入端过压保护元件,当加在元件两端电压超过保护规格值时内部发生短路现象,吸收掉输入的过压信号。这三种元件组合使用会有更好的保护效果,原因是放电管吸收能量高、反应慢;TVS管吸收能量小、反应快;压敏电阻居于两者之间。要达到比较合理的保护效果需要根据各个元件的特点进行组合设计,不然非但达不到应有的保护功能,反而影响设备的稳定性,这点很好理解,比如处理不好放电管和TVS管得关系,TVS管吸收能量过高就会出现物理性损坏,严重的造成设备电源系统不正常。可恢复保险和热敏电阻的选择重点考虑系统的功耗,否则选择不合适容易出现设备时常断电的现象。
保护元件的放置顺序一般是放电管、压敏电阻、TVS管,需要特别重视的参数是残压值。残压值是保护元件消耗能量时两端的维持电压,这个电压是绝对不能超过电源芯片的最大输入电压,否则很容易烧坏电源芯片,所以我们发现有些设备虽然安装了保护元件仍然不能有效保护电路。
三种保护元件之间必须加高压电容,这是因为刚才在上面提到过元件的反应时间不一致造成的,高压电容的作用就是利用其两端电压不能突变的原理抑制干扰信号变化速率,延长保护元件的反应时间,以期可以让前级保护元件最大限度的吸收能量,也能保护后级元件免受高能量干扰的冲击,干扰信号的吸收是分段完成的。
软干扰存在的方式比较多,高频噪声就是很好的例子,因为保护元件的反应时间远远短于噪声的变化频率,无法抑制。所有在项目实施的各个环节都要有抗软干扰的意识,这样才能在最大程度上避免干扰的影响。这方面的知识点比较多,很难一句话概括,在这只是希望大家在电路设计中不要闭门造车,要时刻有抗干扰的意识,并根据设备实际工作的环境重点解决某些干扰信号。
lemenade_980831213 2011-9-23 17:13