PCB设计中的电磁兼容性浅析论文（共12篇）
任何电磁兼容问题都包含三个要素，即辐射源，耦合路径，敏感设备。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三方面着手进行分析，进而采取适当的措施消除或减小电磁干扰。PCB设计与布线技术
1.1元器件布局
元器件布局时，注意以下几点可以避免出现许多的电磁兼容问题：
1.发热元件远离关键集成电路。
2.某些敏感器件例如锁相环，对噪声干扰特别敏感，它们需要更高层次的隔离。解决的方法是在敏感器件周围的电源铜箔上蚀刻出马蹄形将能得到良好的隔离性。该期间使用的所有信号进出都通过狭窄的马蹄形根部的开口。噪声电流必然在开口周围经过而不会接近敏感部分。使用这种方法时，确保所有其它信号都远离被隔离的部分。这种设计方法可以避免能够引起干扰的噪声信号的产生。
3.连接器及其引脚应根据元器件在板上的位置确定。所有连接器最好放在印制板的一侧，尽量避免从两侧引出电缆，以便减小共模电流辐射。
4.高速器件(频率大于10兆赫或上升时间小于2ns的器件)在印刻电路板上的走线尽可能短。
5.I/O驱动器应紧靠连接器，避免I/O信号在板上长距离走线，耦合不必要的干扰信号。
1.2确定PCB走线形式
PCB走线形式对信号的传输会产生很大的影响，直角走线一般是PCB布线中要尽量避免的情况。直角连线对信号的影响主要体现在三个方面：
1.拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间;
2.阻抗不连续会造成信号发射;
3.直角尖端会产生电磁干扰。
4.所以在PCB板中一般采用45度拐角或圆弧形拐角。
1.3电源线及电线布局
1.电源线从电源出发，经过负载再返回，形成一个小的环形天线，其在高频时效率极高，因此，在考虑安全的条件下，电源线应尽可能靠近地线，以减小差模辐射的环面积，也有助于减小电路的交扰。在部件电源的布线过程中，电源及其返回线路必须平行走向，可以产生一个低阻抗小环路的传输线结构。
2.在小信号电路与大电流做在一起的电路中，必须将GND明显地区分开来。布线方法为将小信号GND与大电流的GND进行分离，通常使用两根引线的GND。使大电流不再布线电阻上流动，从而不产生干扰，如像功率放大级和负载那样，将大电流流动的部分由电源直接进行布线。还有，将小信号部分进行汇总，也直接由电源进行布线。如果这样做，小信号与大电流线完全分离，再将汇总的小信号GND与功率放大级的GND相连接。
3.正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线与器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地的方式。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在1MHz—10MHz时，如果采用一点接地，其电线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
4.数字地与模拟地分开。电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别于电源端地线相连。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地;高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗。高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔，要尽量加大线性电路的接地面积。
5.接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条，则接地电位会随电流的变化而变化，致使电子产品的定时信号电平不稳，抗噪声性能降低。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于印刷电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。
6.接地线构成闭环路。设计只由数字电路组成的印刷电路板的地线系统时，将接地线做成闭路可以明显地提高抗噪声能力。其原因在于：印刷电路板上有很多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在底线上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降;若将接地线构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。PCB电磁兼容性的仿真分析与优化
采用软件对PCB进行电磁兼容预仿真分析，在产品的设计阶段就可大体估计所设计PCB的电磁兼容性能，了解PCB上场的分布于趋势，这对合理布局布线起到了很大的帮助。从而可以大大提高产品性能，节约成本，缩短研发时间，加快产品进入市场步伐，为占领大的市场份额争取了宝贵时间，提高经济效益。
Cadence PSD 是Cadence公司著名的电路设计软件，它提供了完整的电路设计解决方案，从原理图板图设计，到电路分析仿真、封装等。可用于低、高频，数模混合电路的设计。我们主要采用Cadence PSD软件包中的Concept HDL工具和Allegro工具来完成电路原理图的绘制和板图的生成。Concept HDL工具支持行为级和结构级的原理图设计绘制，它提供一个可用文本和图形进行设计的设计环境，包括可用于快速设计的块编辑功能。Concept HDL是一个基于参照的编辑器，因为他在原理图中参照的所有部件来自驻留在参照区或者本地区内的各种各样的库中。Allegro主要功能是在自我设定的有效参数条件下，自动或手动完成元件布局及布线，生成适合要求的PCB。
随后利用Ansoft Designer软件进行PCB的场仿真，可得到我们想要的PCB的电流图和EM近场分布图。在仿真模型图中依据前面所提到得元件布局和走线原则适当调整强场区中的信号线和敏感元件位置，使之原理强场区，进而减少电磁干扰。
根据软件仿真结果分析PCB的电磁兼容性能，并对PCB板图加以优化。仿真所得的电流图和近场分布图对电路的合理设计和布局有重要的指导作用。结束语
电磁干扰已成为线路设计所面临的主要问题之一，PCB设计中的抗干扰是一项实践性非常强的技术工作。元件间的合理布局、增大布线间距、短线连接、减少布线过程中的过孔设置、降低连线的特性阻抗、避免多频率交调影响等式减少电磁干扰的有效方法。良好的PCB设计可以大大提高系统的抗干扰能力，从而提高系统可靠性。
参考文献
[1] 林国荣 电磁干扰及控制，北京电子出版社，2002
任何电磁兼容问题都包含三个要素, 即辐射源, 耦合路径, 敏感设备。因此, 在解决电磁兼容问题时, 也要从这三方面着手进行分析, 进而采取适当的措施消除或减小电磁干扰。
1.PCB设计与布线技术
1.1元器件布局
元器件布局时, 注意以下几点可以避免出现许多的电磁兼容问题:
1.发热元件远离关键集成电路。
2.某些敏感器件例如锁相环, 对噪声干扰特别敏感, 它们需要更高层次的隔离。解决的方法是在敏感器件周围的电源铜箔上蚀刻出马蹄形将能得到良好的隔离性。该期间使用的所有信号进出都通过狭窄的马蹄形根部的开口。噪声电流必然在开口周围经过而不会接近敏感部分。使用这种方法时, 确保所有其它信号都远离被隔离的部分。这种设计方法可以避免能够引起干扰的噪声信号的产生。
3.连接器及其引脚应根据元器件在板上的位置确定。所有连接器最好放在印制板的一侧, 尽量避免从两侧引出电缆, 以便减小共模电流辐射。
4.高速器件 (频率大于10兆赫或上升时间小于2ns的器件) 在印刻电路板上的走线尽可能短。
5.I/O驱动器应紧靠连接器, 避免I/O信号在板上长距离走线, 耦合不必要的干扰信号。
1.2确定PCB走线形式
PCB走线形式对信号的传输会产生很大的影响, 直角走线一般是PCB布线中要尽量避免的情况。直角连线对信号的影响主要体现在三个方面:
1.拐角可以等效为传输线上的容性负载, 减缓上升时间;
2.阻抗不连续会造成信号发射;
3.直角尖端会产生电磁干扰。
4.所以在PCB板中一般采用45度拐角或圆弧形拐角。
1.3电源线及电线布局
1.电源线从电源出发, 经过负载再返回, 形成一个小的环形天线, 其在高频时效率极高, 因此, 在考虑安全的条件下, 电源线应尽可能靠近地线, 以减小差模辐射的环面积, 也有助于减小电路的交扰。在部件电源的布线过程中, 电源及其返回线路必须平行走向, 可以产生一个低阻抗小环路的传输线结构。
2.在小信号电路与大电流做在一起的电路中, 必须将GND明显地区分开来。布线方法为将小信号GND与大电流的GND进行分离, 通常使用两根引线的GND。使大电流不再布线电阻上流动, 从而不产生干扰, 如像功率放大级和负载那样, 将大电流流动的部分由电源直接进行布线。还有, 将小信号部分进行汇总, 也直接由电源进行布线。如果这样做, 小信号与大电流线完全分离, 再将汇总的小信号GND与功率放大级的GND相连接。
3.正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中, 信号的工作频率小于1MHz, 它的布线与器件间的电感影响较小, 而接地电路形成的环流对干扰影响较大, 因而应采用一点接地的方式。当信号工作频率大于10MHz时, 地线阻抗变得很大, 此时应尽量降低地线阻抗, 应采用就近多点接地。当工作频率在1MHz—10MHz时, 如果采用一点接地, 其电线长度不应超过波长的1/20, 否则应采用多点接地法。
4.数字地与模拟地分开。电路板上既有高速逻辑电路, 又有线性电路, 应使它们尽量分开, 而两者的地线不要相混, 分别于电源端地线相连。低频电路的地应尽量采用单点并联接地, 实际布线有困难时可部分串联后再并联接地;高频电路宜采用多点串联接地, 地线应短而粗。高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔, 要尽量加大线性电路的接地面积。
2.PCB电磁兼容性的仿真分析与优化
采用软件对PCB进行电磁兼容预仿真分析, 在产品的设计阶段就可大体估计所设计PCB的电磁兼容性能, 了解PCB上场的分布于趋势, 这对合理布局布线起到了很大的帮助。从而可以大大提高产品性能, 节约成本, 缩短研发时间, 加快产品进入市场步伐, 为占领大的市场份额争取了宝贵时间, 提高经济效益。
Cadence PSD是Cadence公司著名的电路设计软件, 它提供了完整的电路设计解决方案, 从原理图板图设计, 到电路分析仿真、封装等。可用于低、高频, 数模混合电路的设计。我们主要采用Cadence PSD软件包中的Concept HDL工具和Allegro工具来完成电路原理图的绘制和板图的生成。Concept HDL工具支持行为级和结构级的原理图设计绘制, 它提供一个可用文本和图形进行设计的设计环境, 包括可用于快速设计的块编辑功能。
3.结束语
电磁干扰已成为线路设计所面临的主要问题之一, PCB设计中的抗干扰是一项实践性非常强的技术工作。元件间的合理布局、增大布线间距、短线连接、减少布线过程中的过孔设置、降低连线的特性阻抗、避免多频率交调影响等式减少电磁干扰的有效方法。良好的PCB设计可以大大提高系统的抗干扰能力, 从而提高系统可靠性。
参考文献
[1]林国荣电磁干扰及控制, 北京电子出版社, 2002
在电子设备或系统的电磁兼容设计中，最重要的是元器件的选择尤其是有源器件的正确选择和印刷电路板（PCB）的设计。本文从电磁兼容性、可靠性方面出发, 阐明了相关应用理论和强制规定, 提出了PCB 设计过程中选材、布局、主要元器件的选择信号线的布线规则及其相关注意事项。
关键词共模辐射差模辐射表面安装技术PCB的设计电磁兼容
一、元器件的选择
电阻、电容、电感， 一般也可选用SMT 的、容量大的电容， 可适情考虑应用其它形式器件。
SMT器件环流面积最小最合适，且集成度高可靠性好， 所以作为首选对象
小结：选用器件不主张功率越大越好， 速度越快越好， 而是推荐只要满足设计功能要求， 采用兼容各指标的设计， 且能降低成本，又能完美达到设计目标， 这种设计组合认为是最佳组合， 当然各种不同类型、等级的机器就有不同的最佳组合。
二、线路板上的电磁骚扰辐射
线路板的辐射主要产生于两个源：一个是PCB走线，另一个是I/O电缆。电缆辐射往往是更主要的辐射源。因为电缆是效率很高的辐射天线。有些电缆尽管传输的信号频率很低，但由于PCB上的高频率信号会耦合到电缆上，也会产生较强的高频辐射。
线路板上的辐射以共模和差模的方式辐射。
差模辐射的抑制
减小差模辐射的方法：（1）降低电路工作频率；（2）减小信号环路的面积；（3）减小信号电流的强度。
高速的处理速度是所有软件工程师所追求的，而高速的处理速度是靠高度的时钟频率来保证的，因此限制系统的工作频率有时是不允许的。这里所说的限制频率指的是减少不必要的高频成分。主要指1/€%itr频率以上的频率。
最现实而有效的方法是控制信号环路的面积。通过减小信号环路面积能够有效减小环路的辐射，下面给出了不同裸机电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积。这是对于10m处，电磁辐射极限值在30~230MHZ之间为30dB€%eV/m，在230~1000MHz之间为37dB€%eV/m的情况下的面积限制。绝不意味着只要电路满足了这个条件PCB就能满足EMI指标要求。因为线路板的辐射不仅有差模辐射，还有共模辐射。而共模辐射往往比差模辐射更强。但如果不满足这些条件，PCB肯定会产生超标电磁辐射。
印制板辐射主要产生于两个源， 一个是由各芯片组成的回路辐射， 即前面已提过的差模辐射。另一个就是印制板的各种电缆线， 工作时产生的共模辐射。当传输信号的导体的电位与邻近导体的电位不同时，（特别是电缆与地线及其他导体之间）在两者之间就会产生电流（有形地） ， 即使两者之间没有任何导体连接， 高频电流也会通过寄生电容流动（无形地）， 这种电流称为共模电流， 由这种共模电流产生的辐射称之为共模辐射。
由于共模电压都是设计意图之外的， 因此共模辐射比差模辐射更难预测和抑制。
有些电子干扰、辐射是不可预先知道的， 无形地线上发出的干扰、辐射往往很关键， 但很多设计人员不了解此类问题。
三、印制板设计中的元器件布局
当印制板外形尺寸决定后， 首先应进入关键的元器件布局设计， 它的设计好坏直接影响安全、电磁兼容等四大因素， 往往新设计人员对此无一比较正确的规则， 随自己意愿或某些想法来布局， 结果带来许多不利因素， 有时由于一、二根布线不当， 造成无可挽回而告知失败的结果。下面推荐两种比较理想的PCB 布局方式。
1、星形辐射法
该模式可将重要器件: 高频的晶体、晶振、时钟电路、CPU 等放在中央紧靠电源、地线输出端位置， 其它与它们有关的逻辑相关器件安排在上述器件的周围， 然后再连接其它边缘器件， 整个布局形成由中心向四周辐射状态。
这种布局最大特点: 压缩布局空间， 中心至各引线距离基本相同， 线路阻抗基本一致，关键主要电路布线最短， 环流面积小。
2、电源线、地线印制板插入联接法
此种形式相当普遍， 其布局应在电源地线引入端近处放置高速电路， 重要电路， 然后再布中速、低速电路。
四、印刷电路板（PCB）的设计
PCB是所有精密电路设计中往往容易忽略的一种部件。由于很少把印刷电路板的电特性到电路里去，所以整个效应对电路功能可能是有害的。如果印刷电路板设计得当，它将具有减少骚扰和提高抗扰度的优点。反之，将使印刷电路板发生电磁兼容性问题。
在设计印刷电路板时，设计的目的是控制下述指标：
（1） 来自PCB电路的辐射；（2） PCB电路与设备中的其他电路间的耦合；（3） PCB电路对外部干扰的灵敏度；（4） PCB上各种电路间的耦合。
印刷电路板的制造涉及许多材料和工艺过程，以及各种规范和标准。设计处理准则应符合GB4588. 3-88《印刷电路板设计和使用》。该标准规定了PCB涉及和使用的基本原则、要求和数据等。它对PCB设计和使用起指导作用。其中第6章“印刷电路板的布局设计”方法对电磁兼容性设计有一定的作用，是设计师应当遵守的设计准则。
印制板布线前要正确认识电源、地线干扰及辐射情况是十分重要的， 当电源、地线在瞬态出现增加或减少电流时， 由于有电感和电容的作用， 在电源、地线上出现干扰状况，四层板原则上顶层为信号线层， 第二层为直流地线层， 第三层为直流电源层， 第四层为信号线层。当印制板IC 电路全部为开关电路或全部为模拟电路， 那它们的地线不必隔离分开。有时， 在直流电源层中往往有几种电源， 一般都用空隙隔离方法来分割解决。当印制板中出现有逻辑电路又有模拟电路的情况， 通过分析， 可将逻辑电路地线与模拟电路地线分区隔离(隔离带宽度> 3mm) 单处短接或用磁珠等方法联接取得同电位参照地。
当印制板中的逻辑电路与模拟电路的联线有几十根， 情况非常复杂， 那必须掌握它们各自要有独立的电源、地线区， 又要考虑到有联结关系的IC 回路， 其环流面积最小的原则去设计， 并保证有极低阻抗的地线。
参考文献
[1]杨克俊编著. 电磁兼容原理与设计技术. 人民邮电出版社.
[2]江思敏 ,唐广艺. PCB和电磁兼容设计. 机械工业出版社.
[3]郑军奇. EMC设计与测试案例分析. 电子工业出版社.
班
开课信息: 开课日期（天数）2014/1/13-14
上课地区 上海-闸北区
课程编号：KC4694 费用 3000
更多: 无
招生对象
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从事开发部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、测试经理、工程师 【主办单位】中 国 电 子 标 准 协 会 培 训 中 心
【协办单位】深 圳 市 威 硕 企 业 管 理 咨 询 有 限 公 司 课程内容
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
培训地点：2014年1月13-14日，上海；
培训费用：3000元/人（含培训、资料、午餐费）。
培训对象：从事开发部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、测试经理、工程师 随着中国加入WTO，如何使自己的产品在国际及国内市场中满足电磁兼容（EMC），从而快速低成本的取得相关认证，许多企业面临这样一个现实问题！但目前大多电子企业研发人员没有很好掌握EMC的设计方法和建立一套完善的EMC流程，导致多数产品在后期不能顺利的通过测试与认证，影响了产品的上市进度。为了帮助企业导入正确EMC设计策略,同时研发工程师掌握正确的EMC设计方法，从产品设计源头解决EMC问题，将可以减少许多不必要的人力及研发成本，缩短产品上市周期，中国电子标准协会
决定分期组织召开“电子产品的电磁兼容性设计、测试和对策技术培训班”现将具体事宜通知如下：
课程提纲：课程大纲根据报名学员要求，上课时会有所调整。
一、电磁兼容试验问题概述 1 电磁兼容的基本定义
电磁兼容测试标准的标准体系 3 电磁兼容的试验内容 电磁兼容标准标准化试验和可信度
二、脉冲群抗扰度试验的要点及其对策 1 脉冲群瞬变干扰的形成原理 2 脉冲群发生器的基本线路及其波形 3 脉冲群试验的配置和布局 脉冲群的实验室型式试验方法和注意点 新的脉冲群抗扰度试验国家标准和目前尚在沿用的试验方法差异性说明 6 脉冲群干扰的抑制
三、常用抗扰度标准新旧版本的差异与理解 1 静电放电抗扰度试验 2 射频辐射电磁场抗扰度试验 3 脉冲群抗扰度试验 4 浪涌抗扰度试验 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
四、电子设备电磁骚扰发射的定性测试 1 比较“正规”的辐射发射定性测试方案 2 比较“正规”的传导发射定性测试方案 3 定性观察的辐射发射测试方案 4 定性观察的传导骚扰发射测试方案
五、电磁兼容故障诊断和常用处理方法 1 设备的辐射发射超标问题 2 设备的传导发射超标 设备的静电放电抗扰度试验不合格 4 设备的射频辐射电磁场抗扰度试验不合格 5 设备的脉冲群干扰抗扰度试验不合格 6 设备的浪涌抗扰度试验不合格 设备的射频场感应所引起的传导抗扰度试验不合格 8 设备的电压跌落、短时中断抗扰度试验不合格
设备在调试过程中的电磁兼容性故障定位
六、电子设备的电磁骚扰问题分析和抑制技术概述 1 电子设备的电磁骚扰发射问题 2 电子设备的电磁骚扰发射原因分析 3 电子设备电磁骚扰发射的性质分析 4 电子设备的电磁骚扰抑制技术概述
七、电子设备辐射骚扰测试和常用抑制技术 1 电子设备的辐射发射 通过减小环路面积来减小电子设备的辐射噪声 3 通过采用缓冲吸收来降低电子设备的高次谐波成分 4 电子设备印刷线路板的设计
八、电子设备传导骚扰和电源线输入滤波器 1 电子设备传导骚扰测量结果的数值分析 2 电子设备传导骚扰的一般抑制技术 3 电源线滤波器的作用 4 电源线滤波器插入损耗的测量 5 电子设备输入滤波器的设计 6 电子设备输入滤波器中电感器的设计 电源线滤波器中电容耐压、泄漏电流和选择问题 8 滤波器的内部装配 9 滤波器的安装和使用
九、电子设备的瞬变干扰抑制问题 1 电磁干扰 2 瞬变干扰吸收器件 3 铁氧体抗干扰磁芯 4 隔离变压器
十、电子设备的电磁兼容设计，试验和对策案例分析 案例1：电磁干扰问题的诊断和整改步骤 案例2：不间断电源的电磁兼容问题的处理 案例3：开关电源高频变压器的屏蔽层应用问题
4：由多个开关电源组成的电源系统的电磁兼容性考虑 案例5：便携式智能温度计开关电源的电磁兼容性设计 案例6： 开关电源电磁骚扰发射问题的排查及解决 案例7：在电源线上使用铁氧体抗干扰磁芯 案例8：由通信设备集线器电源引起的辐射发射超标 案例9：开关电源的电磁兼容性设计,试验和对策例 案例10：设备内部电源布线不当造成的辐射超标 案例11：错误接地线引起的辐射超标
案例12：屏蔽电缆屏蔽层接地小辫引起的设备辐射问题 案例13：印刷电路板的不良布线引起设备辐射超标 案例14：印刷电路板局部地平面布局不良与设备辐射超标 案例15：电容器的容量对集成电路电源去耦效果的影响 案例16：防雷器件的正确安装
案例17：两个在机房增设浪涌保护器的实例 案例18：在浪涌试验中因磁珠使用不当造成损坏问题 案例19：电源滤波器的安装使用问题
案例20：同类产品，不同布局引起的传导骚扰超标问题
案例21：对于有数字和模拟器件混合线路的设备的数字地和模拟地正确接法 案例22：房间电加热器浪涌抗扰度试验不合格问题处理 案例23：对电子变压器传导发射和浪涌抗扰度试验不合格的整改 案例24 带碳刷的电动机的电磁兼容解决方法 案例25 小家电产品电磁骚扰发射情况的改进例 案例26：改进线路设计来提高设备的抗干扰能力 案例27：开关电源输出纹波和噪声的测量和抑制 案例28：工业自动化设备的结构与电磁兼容试验
讲师介绍
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 钱振宇
摘要：分析了除颤器测试分析仪的主要干扰源及其特点，并讨论了抑制干扰的主要措施。经测试分析，证明仪器具有良好的电磁兼容性。
关键词：心脏除颤器 电磁兼容 EMI滤波器
除颤器是利用瞬间释放的高能量脉冲电流，通过短暂的电击去除心脏的室颤(VF)或房颤(AF)，并使其恢复正常心律的种有效的医疗救护仪器。显然，除颤器的性能优劣将直接关系到临床急救的效果。作者研制的心脏除颤器测试分析仪，可对除颤器的各功能参数，包括放电能量、最大电流及电压，同步触发延迟时间、除颤器放电时间等进行校准检验，且能模拟人体输出多种心率、多种导联的标准心电波形以及检定除颤器性能的特定波形，并兼有检测与心电信号同步的除颤放电功能。
在除颤器测试分析仪的.研制过程中，针对出现的干扰现象，分析了干扰现象，分析了干扰产生的原因及干扰的特点，采取了一些抗干扰措施，通过应用EMI(电磁干扰)滤波器，去除了放电脉冲在仪器内部所产生的强烈干扰，使除颤器测试分析仪工作稳定可靠，具有良好的电磁兼容性。
图1 仪器电路原理框图
1 系统的基本原理及干扰特点
本仪器以飞利浦单片机80C52为控制核心，完成对除颤器各项功能的测试分析，并通过接口电路对分析结果分析显示和传输，原理框图如图1所示。除颤器测试分析仪主要完成两部分功能：(1)完成对除颤器放电能量的准确测量;(2)准确、稳定地输出各种心电波形及测试波形。为检验除颤器的自动除颤功能及其特性参数要求分析仪能输出多种波形，包括具有多种导联输出的ECG(心电图)波且幅值可调，同时输出高幅值ECG信号、直流脉冲、方波、三角波、复合波、多种频率的正弦滤以及多种心律的标准R波。各种波形的输出通过数字合成，由程序产生的波形经D/A转换器输出，然后通过模拟电路变换成要求的输出模式。放电能量的检测是基于除颤器的高压放电脉冲通过模拟人体阻抗的模拟电阻(典型阻值为50Ω)放电，经衰减后送入可变增益放大器，变为A/D转换器的输入信号，然后进行处理和显示。
根据对仪器的要求，除完成各项功能外，在对除颤器的放电进行测试时，必须能够承受由放电脉冲带来的强烈干扰，不死机、不复位，在不采用干扰避开法、系统智能复位法等措施时，程序仍能正常执行。同时，由于仪器必须具有恢复放电脉冲波形的功能，测量模拟通道不能对放电信号采用滤波、浪涌阻尼等措施。这就对仪器的抗干扰性能提出了更高的要求。
系统的干扰源一部分是仪器内部数字电路、供电电源所产生的干扰以及仪器外部空间辐射电磁波干扰;另一部分干扰来自除颤器的放电脉冲。其干扰具如下特点：
(1)电压峰值高、能量大，最高电压可达5000V，最大放电能量可达360J;
(2)放电时间短，除颤器放电脉冲时间仅为10ms左右，脉冲前沿时间约为2ms;
这要从分析形成电磁干扰后果的基本要素出发。由电磁骚扰源发射的电磁能量，经过耦合途径传输到敏感设备，这个过程称为电磁干扰效应。因此，形成电磁干扰后果必须具备三个基本要素：
1、电磁骚扰
任何形式的自然现象或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其他设备分系统或系统发生电磁危害，导致性能降级或失效，这种自然现象或电能装置即称为电磁骚扰源。
2、耦合途径
耦合途径即传输电磁骚扰的通路或媒介。
3、敏感设备（Victim)
敏感设备是指当受到电磁骚扰源所发射的电磁能量的作用时，会受到伤害的人或其它生物，以及会发生电磁危害，导致性能降级或失效的器件、设备、分系统或系统。许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是敏感设备。
为了实现电磁兼容，必须从上面三个基本要素出发，运用技术和组织两方面措施。所谓技术措施，就是从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备着手，采取有效的技术手段，抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平;为个对人为骚扰进行限制，并验证所采用的技术措施的有效性，还必须采取组织措施，制订和遵循一套完整的标准和规范，进行合理的频谱分配，控制与管理频谱的使用，依据频率、工作时间、天线方向性等规定工作方式，分析电磁环境并选择布置地域，进行电磁兼容性管理等。
电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之一，电磁兼容设计是实现设备或系统规定的功能、使系统效能得以充分发挥的重要保证。必须在设备或系统功能设计的同时，进行电磁兼容设计。
电磁兼容设计的目的是使所设计的电子设备或系统在预期的电磁环境中实现电磁兼容。其要求是使电子设备或系统满足EMC标准的规定并具有两方面的能力：
1.能在预期的电磁环境中正常工作，无性能降低或故障;
2.对该电磁环境不是一个污染源。
为个实现电磁兼容，必须深入研究以下五个问题：
第一，对于电磁骚扰源的研究，包括电磁骚扰源的频域和时域特性，产生的机理以及抑制措施等的研究。
第二，对于电磁骚扰传播特性的研究，即研究电磁骚扰如何由骚扰源传播到敏感设备，包括对传导骚扰和辐射骚扰的研究。传导骚扰是指沿着导体传输的电磁骚扰，辐射骚扰即由器件、部件、连接线、电缆或天线，以及设备呀系统辐射的电磁骚扰。
第三，对于敏感设备抗干扰能力的研究。这种抗干扰能力常心电磁敏感性或抗扰度表征，电磁敏感性电平越小，抗扰度越低，抗干扰能力越差。
第四，对于测量设备测量方法与数据处理方法的研究。由于电磁骚扰十分复杂，测量与评价需要有许多特殊要求，例如测量接收机要有多种检波方式，多种测量带宽、大过载系数、严格的中频滤波特性等，还要求测量场地的传播特性与理论值符合得很好等。如何评价测量结果，也是个重点问题，需要应用概率论、数理统计等数学工具。
第五，对于系统内、系统间电磁兼容性的研究。系统内电磁兼容性是指在给定系统内部的分系统、设备及部件之间的电磁兼容性，而给定系统与它运行时所处的电磁环境，或与其他系统之间的电磁兼容性即系统间电磁兼容性，这方面的研究需要广泛的理论知识与的丰富的实践经验。
还应当指出，由于电磁兼容是抗电磁骚扰的扩展与延伸，它研究的重点则是设备或系统的非预期效果和非工作性能，非预期发射和非预期响应，而在分析骚扰的迭加和出现概率时，还需按最不利的情况考虑，即所谓的“最不利原则”，这些都比研究设备或系统的工作性能复杂得多。
电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作, 且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它包括两个方面的内容, 一是在其电磁环境中能正常工作, 即有足够的抗干扰能力;二是不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力, 即由设备自身引发的电磁骚扰应在一个限定的范围之内, 不应影响其他设备的正常工作。在建筑电气设计中, 电磁兼容问题是一个由来已久的问题, 应引起足够的重视。在JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》中, 也新增了电磁兼容的内容。
1 民用建筑配变电所电磁兼容的现状
民用建筑配变电所作为电气设备的能源中心, 既要保证在复杂的电磁环境下各种配变电设备能够正常工作, 同时还要避免其对配变电所内的其他设备、线路 (如二次系统线路、火灾自动报警系统线路) 产生过大的电磁骚扰, 尤其是对电子信息系统以及人身健康的影响。
配变电所的电磁环境分为工频电磁环境和瞬态电磁环境。工频电磁环境主要包括正常运行时电力变压器、高低压线缆产生的电场和泄漏磁场;瞬态电磁环境则主要包括配变电所开关操作时产生的瞬变电场和磁场, 以及雷击变电所及其附近时产生的脉冲磁场。其中, 由电力变压器漏磁引起的电磁扰动, 频谱主要分布于中、短波频段, 30 MHz以下。其漏磁大小与变压器容量有直接关系, 变压器的容量越大, 漏磁场就越强。高低压线路也会产生一定的磁泄漏, 尤其是高压线路的磁泄漏较大, 在短路故障时会导致其他线路产生较大的感应电压。
同时, 电磁环境并不仅仅限于电磁场的噪声, 还必须考虑设备电源线的传导噪声。如电力开关操作, 开合过程引起强烈的电流脉冲;各类大功率设备启动和停止时也会引起电压波形畸变, 并伴随产生高次谐波;变频器、调光器、荧光灯、气体放电光源以及电脑、程控交换机等电子设备的广泛使用, 都会导致系统内谐波分量的增加。
由于配变电所集中了大量的骚扰源, 电磁环境也变得相当复杂。二次系统可能因受到骚扰而误动作;通信控制回路可能因此产生串话、错码等问题。若配变电所与人们长时间所处的空间邻近, 容易造成辐射的累积, 尤其是对正处于身体发育期的幼儿、青少年可能会导致严重的健康问题。谐波的产生会增加系统的损耗, 可能导致变压器、UPS等设备的过载。谐波引起的尖峰电流也可能会导致断路器的误动作。
2 配变电所设计时应考虑的技术措施
要满足电磁兼容要求, 既要保证单个电气设备的电磁扰动量在骚扰发射标准规定的限值以内, 而其实际的抗干扰能力又应在标准要求的抗干扰能力限值以上。要尽量降低民用建筑配变电所内各类设备、电力线路对外的骚扰, 尤其是对各类信息系统的骚扰, 同时避免配变电所内各设备之间的相互骚扰。
2.1 配变电所所址的选择
GB 50352—2005《民用建筑设计通则》规定, 当配变电所的正上方、正下方为住宅、客房、办公室等场所时, 配变电所应做屏蔽处理。同时考虑减震和降噪的需要, 建议尽量避免将变配电所设置于住宅、客房、办公室等场所的正上方或正下方。若由于条件所限, 必须将配变电所设置于建筑内, 并且靠近住宅、客房、办公室等场所时, 应优先选用具有屏蔽措施的电气设备, 并对本身不具备屏蔽功能的线缆、设备做屏蔽处理。
2.2 设备、材料的选型及布置
在设计说明中, 应明确要求所选设备、材料具备3C认证。满足3C认证是选用电气设备、材料的基本要求, 可认为该设备的电磁骚扰水平和抗干扰能力满足国家标准的要求, 必要时还可要求所选设备、材料满足EMC认证。
电力变压器的选型。目前, 设置在民用建筑中的变压器主要为干式变压器。干式变压器有封闭式和非封闭式之分, 设计中往往并未明确要求。建筑内选用的干式变压器应具有金属保护外壳, 且该外壳应有良好的接地。由于油浸式变压器的金属壳体兼具了屏蔽作用, 无需另行说明。变压器的容量不宜过大, 以限制变压器漏磁场的大小。
2.3 线路布线系统
电子信息系统传输线路宜采用屏蔽效果良好的金属导管或金属线槽保护, 或者采用屏蔽线缆。同时, 用于保护的金属导管和金属线槽应接地, 并做等电位联结。当配变电所内的电磁环境过于复杂时, 可采用光缆或屏蔽型电缆。
配电线路与电子信息系统传输线路应分开敷设, 骚扰电缆若为直敷布线, 应保证其与敏感电缆足够的间距, 以1 m以上为宜, 且应避免平行敷设。当受建筑条件限制必须平行贴近敷设时应采取屏蔽措施, 如在无孔托盘内敷设, 或者在金属线槽、金属导管内敷设。需要说明的是, 由于目前民用建筑配变电所内电力电缆的敷设多为电缆沟和桥架敷设, 且桥架多选梯架, 这样就增加了电磁兼容的困难。出于电磁兼容的考虑, 宜优先选用无孔托盘, 若配变电所上方为住宅、办公室等场所应有盖板;无特殊要求时还应考虑桥架的高度, 适当增加桥架的高度可以有效地提高其侧向屏蔽效果。若受条件限制, 电力电缆与通信电缆同桥架或同线槽敷设时应加金属分隔板, 分隔板的高度必须大于电缆的直径。广播、扩声线路应与其他线路分开敷设, 且不得与其他线路同线槽敷设。
另外, 所有备用的导线、电缆 (正常情况下应无电流通过) , 应将每个端部做等电位联结。
2.4 传导噪声的抑制
传导噪声的抑制包括两个方面, 一是要将大功率设备启停、开关设备的通断所产生的电压波形畸变影响降至最低;二是要对系统内的谐波进行抑制。
对传导噪声的抑制, 可以从以下几个方面入手:
(1) 骚扰负荷与敏感负荷应各自形成独立的配电系统, 如将照明、电力、消防及其他防灾用电负荷分别自成配电系统。若条件容许, 不同的系统采用不同变压器供电效果会更好。
(2) 优先选用TN-S系统。TN-S系统极少有等电位问题, 具有极好的EMC特性。
(3) 若建筑物谐波源较多, 应选用D, yn11接线组别的配电变压器, 且该变压器的负载率宜≯70 %, 这样做有利于降低变压器自身的能耗。
(4) 如果上述预防措施仍不充分, 则需要在电气系统中安装滤波系统。
摘要：介绍了电磁兼容的概念, 讨论了民用建筑内配变电所电磁兼容设计的有关技术措施。
关键词：电磁兼容,配变电所,EMC
参考文献
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电力线通信设备・什么是电磁兼容性
电磁兼容性(EMC，Electro Magnetic Compatibility)是指电器、电子产品能在规定的电磁环境中正常工作，并不对该环境中其他产品产生过量的电磁干扰(EMI，Electro-Magnetic Interference)。这里包含着两个方面的要求：其一是要求产品对外界的`电磁干扰具有一定的承受能力;其二是要求产品在正常运行过程中，该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度。
众所周知，家用电器工作在各种电器、电子产品所产生的电磁干扰的环境中，就家庭环境的电磁场分布来说，已不再是“纯净的”。洗衣机、电冰箱、空调器、吸尘器、微波炉、电热毯以及手机、电脑、电视机等在正常工作时，都要发出各种不同波长、频率的电磁波，产生电磁干扰和电磁污染。各种电器在运行中不断反复动作，电感电路的能量反复变换，使电磁场动荡不停，这些都将对周围电器的工作可靠性产生影响;同时，当强度超过一定限度时，还可能有损于人体健康。因此在考核家用电器运行的可靠性时，就不仅仅要考虑电器本身的性能，还要考核其对周围环境的承受和干扰程度，这就是电器的电磁兼容问题。
设计论文
电磁兼容性屏蔽
系
别
滨江电子信息工程系
专业名称
电子信息
班级名称
电子信息<三>班
学生姓名 陈贵龙学号 20082305924 指导教师
吴大中 职称 高级教师
论文设计时间
2010年12月20日－2010年12月26日 摘要 本文简单介绍了广义的电磁屏蔽设计基本思路和实现方法 关键词 电磁兼容性 电磁屏蔽设计 电磁屏蔽材料和屏蔽方法 一.引言
电子设备工作时，会受到各种电磁干扰(Electro-magnetic Interference)，包括自身的干扰和来自其它设备的干扰，同时也会对其它设备产生电磁干扰。电磁干扰若超过了设备的允许值，就会影响设备的正常工作。电磁屏蔽有2个目的，一方面能防止干扰源对设备或系统内部产生有害影响，另一方面也可以防止设备或系统内有害的电磁辐射向外传播。为了满足这些设备对电磁干扰屏蔽的需要，在过去的几年中人们开发了大批新的改良的产品。根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下3大类：电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时，干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合，可将其视为分布电容间的耦合。为消除或抑制这种干扰，要进行电场屏蔽。其设计应遵从的原则是：(1)屏蔽体要尽量靠近受保护物，而且屏蔽体的接地必须良好；(2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好，但在工程实践中还需要根据实际情况而定；(3)屏蔽体的材料要以良导体为好，对厚度没有严格的要求，只要有足够的强度即可。(1)磁场屏蔽
当干扰源以电流的形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。此时，为了抑制干扰，要施行磁场屏蔽。磁 场屏蔽机理主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起着分路的作用，从而使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。
总之，对于磁场屏蔽来讲：(1)当电磁场干扰源的频率较高时，利用高电导率、低电阻率的金属材料中产生的涡流反向磁场，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。(2)当电磁场干扰源的频率较低时，要采用高磁导率的材料，构成低磁阻通路，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。(3)在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。
(2)电磁场屏蔽
单纯的电场或磁场干扰源是很少见的，通常所说的电磁干扰是指电场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。电磁场屏蔽用于抑制干扰源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰，它必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良导体材料，空间干扰电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被衰减，从而起到屏蔽作用。
静电屏蔽与静磁屏蔽很容易采取良导体材料实现，但在交变电磁场中，电场和磁场总是同时存在于同一空间的，因此必须同时考虑电场和磁场的屏蔽。然而，由于频率的不同，交变电磁场的干扰效应区也不同，实际中应区别对待。二.材料的选择
对于屏蔽体来说，所选择的材料的类型对其性能和成本影响极大。在设计屏蔽体时有一点是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。对这些不同性能的理解就可使你选择合适的材料，去满足目标要求。
磁屏蔽目的：通常是保护电子线路免于受到诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰，当然屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的元器件功能也是一个重要的应用目的。磁屏蔽材料参数及材料划分：磁屏蔽体由磁性材料制成，衡量材料导磁能力的参数是磁导率，通常以数字来表示相对大小。真空磁导率为1，屏蔽材料的磁导率从200到350000；磁屏蔽材料的另一个重要参数是饱和磁化强度。磁屏蔽材料一般分为三类，即高导磁材料、中导磁材料和高饱和材料
高饱和磁导率材料的磁导率在80000-350000之间，经热处理后其饱和场可达7500Gs；中磁导率材料通常和200-50000，饱和场可达18000-21000Gs。为提高导电材料的磁场屏蔽效果，应采取如下措施：（1）使用良单体；（2）注意屏蔽体的结构设计，避免因开孔、缝隙等而影响涡流的流通回路，应减小孔缝的最大尺寸，从而提高屏蔽效果；（3）使屏蔽体有一定的厚度，一般要大于10倍的透入深度。在需要于极小空间内降低磁场时，典型上使用这些合金。在需要提供比要求更高屏蔽时，或是磁场强度较高场强时需要具有更高饱和值材料时，这些材料常被选中。在屏蔽目标仅需要稍微减少场强时，或是当场强足以使高磁导率屏蔽体饱和时，超低碳钢(ULCS)可能是最佳的选择。这些较低成本材料的碳含量典型小于0.01%；与其它钢相比，其有较高的磁导率和极优的饱和性能。这些材料具有较小的柔韧性，并比硅钢较容易制造，这就允许在大面积屏蔽项目中容易安装和以同样的方式加工出小型组件。ULCS可与高磁导率材料一起使用，以为需要高饱和保护和高衰减等级建立最佳的屏蔽体。
对于低温用的屏蔽体，Cryoperm10为一种最佳选择。与Mumetal一样，C ryoperm10也是一种高磁导率镍铁合金，它是经特殊加工而成的，以提供在降低温度时磁导率增加。标准的屏蔽合金（比如Mumetal）在低温时就失去了其大部分磁导率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K时的磁导率却增加10倍。
由于材料的成本占屏蔽体价格的一半，所以使用较薄的尺寸能满足所要求的屏蔽特性和结构性能是最好了。厚度为0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的选择。这些箔材能以同等的化学组分和性能特性获得，并可作为标准的以镍为基础的和ULCS材料。
设计低成本屏蔽体的最重要的一步，就是对这些典型屏蔽材料特性及其对屏蔽性能影响的了解。一旦合适的材料被选中，其重点要集中于基本的设计考虑，以使其不但性能最佳，而且对成本的影响最小。三．设计考虑因素
屏蔽体的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性极大。屏蔽体的有效半径越小，其整体性能就越好。但是，设计屏蔽体的目的是使其包络试图屏蔽的组件和空间，并应该靠得很近。由于材料占屏蔽体设计的大部分成本，因此较小屏蔽体就可以在较低成本下获得较优的性能。
每当有可能，屏蔽体应与所有壁靠近，以避免场泄漏。这种结构（即使是矩形）也是最接近于圆形的，它可以建立一个半闭合的磁路。另外，全部箱体可在所有轴上获得屏蔽特性，这样就可以保证最好的屏蔽性能。当特殊的性能和进出口需要时，可移动的盖板、罩和门均可组合到屏蔽体设计中去。
利用盖板、罩和门时或使用两块或多块板构建屏蔽体时，在多块板间保持磁连续性和电接触是很重要的。可通过机械式（利用磨擦组件）或焊接保持磁连续性。在拐角或过渡连接，使用焊接可获得最佳性能。维持表面间的连续性就可以保证磁力线连续沿其低磁阻路径前进，这样可以提高屏蔽效能。在交流场，保持磁连续性就允许较高的感应电流屏蔽，在直流场，对于适当的磁力线分路，连续性也是重要的。
新型屏蔽结构和常用材料 由铝、钢、铜组合的屏蔽体，对电磁波有很大的反射损耗，所以只适用电屏蔽。电屏蔽体一般对各种频率都具有良好的电屏蔽作用。铁和高导磁率的合金体则对磁场波有很大的吸收损耗，所以用它们做成的屏蔽体，适合用在磁屏蔽环境。如果 条件允许可用不锈钢制造具有很高可靠性的电磁屏蔽机壳。当设备处于机械应力下时，防倾斜拐角有助于机壳保持机械性能的完整性和屏蔽效能。安装在凹槽上的板子，它的连续导电性和屏蔽效能由铍铜合金的弹性屏蔽垫圈来保证。在通信、计算机、自动化、医疗等商用电子设备上选择最有效的电磁屏蔽衬垫时，通常可以考虑以下三种衬垫类型：导电橡胶、导电布、铍铜指簧。依据设备的不同需要，这几种类型的衬垫可提供不同程度的电磁屏蔽，适合不同的形状和环境密封的要求。现在流行新型的屏蔽材料还有导电塑料、活化导电镀膜塑料、发泡铝、发泡镍、超微晶纳米晶合金、镍基/钴基非晶态合金、坡莫合金箔带等等。
多重屏蔽 多重屏蔽的原则是：各屏蔽层之间不能连接在一起，其间应该隔开空气或者填充其他介质。否则就失去多层屏蔽的作用；各层屏蔽体的材质也不应该相同。除了要考虑磁导率外，还要考虑饱和电平。有的时候由于需要不得不对系统/分系统进行双重甚至更多层的电磁屏蔽。有些系统设备内部电磁环境非常恶劣，使得对外壳屏蔽效能的要求也就很高。所以，在设备的内部的局部，如：PCB、电源的输入输出滤波、屏蔽部分辐射严重的元器件、适当地采用隔离电路、缩短引线、用接地平面代替接地回路的引线、使用符合EMC相公标准要求的器件等等。一般设备中最大的干扰源是振荡电路，这种电路应该用辅助分屏蔽体封闭后再装入系统主屏蔽体中。这些分屏蔽体和主屏蔽箱内、外屏蔽体/其他分屏蔽体之间除了一点必要的连接外（须经过滤波器来控制出入口），其他必须隔绝 在设计过程早期就应考虑这些问题，可使这些主要设计参数对屏蔽体的成本影响较小。但是，这些因素要比材料本身对屏蔽体性能的影响要大。这样，在设计屏蔽体时，最先保证这些基本参数通常是需要的。
四.磁屏蔽的解决方案
磁屏蔽的定义：为减少齿部和压板(压圈)上漏磁通集中现象，以降低齿压板和边端铁心的温度，在铁心外侧和铁心压板之间设有的阶梯形的锥形叠片铁心。用来吸收漏磁通的磁分路。
屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。五.屏蔽的目的、原理
屏蔽的目的：(1)限制内部产生的辐射超出某一区域；（2）防止外来的辐射进入某一区域。
屏蔽按其机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽3种。按其屏蔽体结构可分为完整屏蔽、不完整屏蔽及编织带屏蔽。1.电场屏蔽
电场屏蔽的目的是消除或抑制静电或交变电场与被干扰电路的电耦合。电场屏蔽有分静电场屏蔽和交变电场屏蔽。①静电场屏蔽
导体置于静电场中并达到静电平衡后，该导体是一个等位体，内部电场为零，导体内部没有静电荷，电荷只能分布在导体表面。若该导体内部有空腔，空腔中也没有电场，因此，空腔导体起到了隔绝外部静电场的作用。若将带电体置于空腔内部，会在空腔导体表面感应出等量电荷，如果把空腔导体接地，则不会在导体外部产生电场，可以起到隔绝内部电荷的作用。
实现静电场屏蔽，需要满足两个条件：（1）有完整的屏蔽体（2）屏蔽体良好接地 ②交变电场屏蔽
在交变电场情况下，导体间的电场感应是通过耦合电容起作用，为了减少这种影响，就要减少耦合电容，其中的一个方法就是对被干扰电路采取屏蔽措施。2.磁场屏蔽 磁场屏蔽的目的是消除或抑制恒定磁场或交变磁场与被干扰回路的磁偶合。通常，可以利用导磁材料和导电材料两种方法进行屏蔽。磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽，其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。
（1）利用高导磁材料进行磁场屏蔽
（2）利用导电材料产生反向的抵消磁场来实现磁场屏蔽 3.电磁场屏蔽
电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁波在空间传播。电磁波在穿越屏蔽体时，会产生反射和吸收，导致磁场能量衰减。
电磁场屏蔽措施：（1）使用良导体（2）使屏蔽体有一定的厚度，以抑制电磁场，一般厚度要大于10倍的透入深度；（3）避免因开孔、缝隙等引起的屏蔽效果下降，孔缝的最大尺寸一般应小于最高频率电磁波波长的1/20。
六．屏蔽体设计原则与注意事项
屏蔽体的实际应用很广，包括专门的屏蔽室、设备的外壳或机箱、设备内部敏感单元的屏蔽盒及各种屏蔽线缆等。不同设备各自特点及不同工作环境，对屏蔽的要求不同，屏蔽体的设计也各有特点，但其基本的设计原则和处理方法是一致的。
一、屏蔽体设计原则
良好的屏蔽体设计应当根据屏蔽性能要求及实际情况选取最经济、有效的设计方案。为此，应当考虑以下原则： 1.明确电磁骚扰源及敏感单元 2.大致确定屏蔽体的屏蔽效能 3.确定屏蔽方式 4.进行屏蔽完整性设计
二、穿透和开口注意事项
1.要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时，屏蔽效能降低30dB以上。
2.电源线进入机壳时，全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳出专为滤波器设置一隔舱。
3.信号线、控制线进入/穿出机壳时，要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器适于这种场合使用。
4.穿过屏蔽体的金属控制轴，应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴，而用其它轴贯通波导截止频率比工作频率高的园管来做控制轴。
5.必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能。
6.当要求使用对地绝缘的金属控制轴时，可用短的隐性控制轴，不调节时，用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。7.为保险丝、插孔等加金属帽。
8.用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。9.在屏蔽、通风和强度要求高而质量不苛刻时，用蜂窝板屏蔽通风口，最好用焊接方式保持线连接，防止泄漏。
10.尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽，并对所有引线用穿心电容滤波。
11.在不能从后面屏蔽指示器/显示器和对引线滤波时，要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显示器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻璃，在保持合理透光度条件下，对30～1000m的屏蔽效能可达50～110dB。在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除观察窗上的静电积累，在仪器上常用。
七．总结
电磁兼容的英文简写是EMC。它是指功能类型各异的各种设备能在同一电磁的环境下的共同存在的一种方式。就是说在运行中产生的辐射要有一定的限制, 还有必须一定的抗干扰的作用, 更重要的是具有像敏感体和耦合通路以及干扰源这三个基本的组成。这可以说是设备的研究探索电磁兼容这个问题解决的关键。
2、开关电源的电磁兼容性的现状
由于开关电源所处的复杂的工作环境, 所以电磁的各种兼容性的问题就相应的多了。比如电场耦合和线间的耦合还有磁场耦合等等几种情况是从整机在有关电磁性能方面上产生的问题。线间的耦合是指各种产生干扰的电压和对应的电流的各种功能的导线因为两条线路或者多条并行同步所以产出了相互的耦合;电场耦合指因各种电位差而使对应的感应电场受到了干扰体的一定的影响, 最终产生的一种场耦合;关于磁场耦合指的是在大电流的各种脉冲的电源线周围, 从而引起低频磁场面对干扰体所产生的一种耦合。开关的电源中, 因为开关电压和电流都无限类似方波的形式, 因此富含高次的谐波。而且, 因为开关各种器材像变压器还有电容以及其他的器件都可能处于一种不理想的状态中, 所以在高频情况下进行开或者关时, 经常会出现处于尖峰状态的高次状态下的谐波振荡, 这个谐波可以经过散热器和开关管之间存在的不同功能的电容传入系统的内部的各种电路, 也可能通过其他相关器件往空间进行辐射。另外导致有关高频干扰其他重要原因是开关二极管处于整流和续流过程中产出的。二极管的各式引线可以保存电感, 还有结电容所产生的影响, 因为不断变化的电压电流, 易激起高频形式下的自激振荡, 激起的高频干扰可以经过输出线轻松的往外传。这些状况有可能使电容器本省的特性参数发生变化, 最终产出电磁干扰现象。此外, 还有各种不同种功能特性线路的布局不合理, CPU和测定电路的各种不合理设计, 都可能使系统产生毛病, 不能处于正常的工作状态[1]。
3、开关电源电磁兼容性的处理方案
对于如何解决开关电源电磁兼容性的问题, 主要可以从以下的要点分析, 首先可以通过对干扰源进行处理;其次也可以在干扰信号进行传播的途中进行处理;最后还可以通过加强受干扰体本身的内在特点。在处理开关电源关于兼容行问题时, 使用上述的方法可以减低开关电源本身的内在干扰的问题, 最终使其更具有兼容性、稳定性和可靠性的各种特点。就比如在开关的电源激起干扰源的问题上, 像在电源线的谐波电流和传播、解决磁场辐射的干扰等等问题只可以靠处理干扰源来解决, 调整各电路的机构特点, 如适当的减小开关管口径, 二极管两端的电压以及电流的变化率, 在应用各式不同的软开关的电路并且以多种方案去掌控操作时, 应强化机外壳的屏蔽作用, 还要适当的改良机壳的外在特点, 以便于更好的进行接地的处理。至于外部最好能做到抗浪涌和雷击的特性, 系统各元件也要有较好的防雨防雷等抗外界干扰的能力。对于应付那种小型能量的雷击, 运用一定的方法将含氧化锌材质的压敏电阻和其他有效地材料合理的设计出抗雷的元件。至于静电的放电方面, 可以应用TVS管在通讯的端口和监控端口信号的电路中, 来达到接地以便于进行保护[2]。而且可以利用可以适当的调节电路和机壳之间的距离来处理, 更好的方法还可以选择具有各种不同种功能类型的元件。甚至还可以在短时间内改变信号的方式, 由于频谱本身的特定原理, 应用共模的形式运行于控制的电路中, 同时可以利用和防静电类似的做法并去改变共模电感在电路中的电容的分布、增强电路中共模信号的滤波等等一系列的措施来对系统的抗干扰性能力进行改善。
现在分析一下关于开关电源的内在干扰的问题, 根据开关电源的自身特点确实在电磁的兼容性、稳定性能方面有所欠缺, 为了解决这些方面的问题我们可以注重分区好各功能线路的不同布线, 数字电路应该注意正确的去耦, 至于模拟电路要着重关于接地的问题, 取样各类型电流和电压的电路进行正确的单点方式的接地, 这有力于减少多种内在的影响。在进行布线时, 不同类型的线间要控制好距离和信号的调节, 来避免同性相吸等等各种电学现象产生的干扰。还有可以通过对各开关旁变压器周边的回路的正确调节和调整在电源中电容回路周边的面积的大小来控制。方法确实较多, 还可以通过对开关的变压器周边的漏电检查、电感旁分布的电容量的大小, 利用谐振滤波等等类型的电容器来加以解决。在开关电源的内和外的各种干扰情况下, 和各功能器件的运行特点有着较为复杂的关系, 如散热器性能是否良好, 主板和机壳的连接状况是否良好等等方面, 不同种信号在特殊的状况下可以进行一定的转变。这些各种不同类型的方法, 都是有根有据的, 根据不同的现象, 慢慢的堆出其内在机理, 找到解决问题的引线, 在跟着线索加以研究和探讨解决的方案, 来最终达到正确处理有关开关电源电磁兼容性所出现的各种存在的问题。
4、结语
开关电源电兼磁容的技术越来越受到关注导致其迅猛的发展, 很多现代化的领域都有所覆盖, 关于开关电源电磁兼容的技术的问题, 无论是通信、航天、还是计算机领域以及医疗领域等等都要面临的巨大挑战[3]。近年来电源电磁兼容技术已经成为是电力研究一个重要的一个课题。关于这个对兼容性的研究, 至今关于此项技术还远远没有得到一定程度的完善, 所以说这就需要有关技术人员以及我们每个人共同努力。
参考文献
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空调器的电气控制技术是涉及很多学科在内的一项综合性技术。
从传统的开关控制发展到现在的变频控制，空调器的性能有了很大的提高。
从空调器电控系统的发展上看，可分为继电器一接触器控制、分立元件的微电子元件控制和专用微电脑芯片控制三个阶段。
最初，空调器的控制电路大都采用选择开关、继电器和接触器组成。
风扇电机的转速由手动的转换开关直接选择进行控制，压缩机也是由一个简单的转换开关控制电路控制启停，通过手动的调温开关和冷热切换开关进行制冷(热)工作。
所以，这种控制方式功能简单，而且使用起来不太方便。
20世纪90年代初，在继电器-接触器控制线路的基础上利用电子技术，发展了采用集成电路和分立元件相结合的控制方式。
这种电控系统中，压缩机、风机等负载仍采用继电器-接触器供电方式，但其控制部分主要采用弱电控制。
在该阶段，空调控制电路增加了温度控制、自动除霜、3分钟延时、过欠压保护等功能，使空调器的自动控制功能大大提高，工作更为可靠。
另外，还增强了电气保护功能，如压力控制器，当排气压力过高或吸气压力过低时，压力控制器断开接点，迫使压缩机停止工作;采用热继电器起到过负荷保护作用，确保压缩机不会因过流而损坏。
第三阶段为微电脑芯片控制阶段。
目前变频空调器已普遍采用微电脑控制技术，该技术在空调器上的应用，使空调器不但实现了自动化控制，而且还实现了智能化控制，使空调器的功能有了更大的改善，操作更为简单，舒适程度进一步提高。
1 铁路电磁兼容国内外发展现状
在国外高速铁路建设中, 尤其在欧洲, 对电磁兼容有比较完善的标准, 并且不断修订, 已日趋成熟。到2002年, 由CENELEC制定的铁路EMC标准EN50121-1~5, 被IEC采纳成为国际标准IEC62236-1~5。其中, IEC62236-1描述了铁路的电磁现象。IEC62236-2规定了铁路系统向外的发射限值。IEC62236-3规定了机车车辆以及装置的发射限值和抗扰度。IEC62236-4规定了铁路通信信号设备的发射限值和抗扰度, 给出了影响通信信号设备可靠运行的EMC限值。IEC62236-5规定了固定电力设备和装置的发射限值和抗扰度。另外, 关于铁路通信信号安全方面的标准还有IEC62278 (EN50126) 、IEC62279 (EN50128) 等等。
在国内, 为满足我国电磁兼容工程应用的需要, 虽然我国也颁布了《雷电及电磁兼容防护指导意见》 (铁运【2006】26号文) 、《客运专线综合接地技术实施办法 (暂行) 》 (铁集成【2006】220号文) 、《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》 (铁运【2007】39号文) , 但由于高速铁路建设在国内才刚刚开始, 没有系统成熟的标准条例, 尚无成功经验可以借鉴, 所以仍存在一些未能解决的问题。
2 高速铁路系统的电磁环境
高速电气化铁路是一个庞大而复杂的系统, 其电磁环境可分为铁路系统内部和铁路系统外部两种。
铁路系统外部的干扰源大致可分为以下几种:
自然干扰。包括雷电、大气层的电场变化及太阳黑子的电磁辐射等。雷电能在输电线上产生幅值很高的高频涌浪电压, 对铁路供电系统形成干扰。太阳黑子的电磁辐射能量很强, 可造成无线通信的中断。
放电干扰。局部放电可以分成正电晕放电、负电晕放电和火花放电三种。最常见的电晕放电来自高压输电线, 高压输电线因绝缘失效会产生间隙脉冲电流, 形成电晕放电, 在输电线垂直方向上的电晕干扰是衡量影响路外通信、导航系统的程度的重要指标之一。
工频干扰。供电设备和输出线都产生工频干扰, 因信号线跟供电线平行, 这种低频干扰就会耦合到信号线上成为干扰。
射频干扰。通信设备、无线电广播、雷达等通过天线会发射强烈的电波。射频干扰通过空间传播, 其实质是骚扰能量以场的形式向四周传播, 分为近场和远场。周围空间的骚扰电场和磁场都会在闭合环路中产生感应电压, 从而对环路产生干扰。
电力干扰。随着越来越多的电力设备接入电力主干网, 系统会出现一些潜在的干扰。这些干扰包括电力线干扰、电快速瞬变、电涌、电压变化、闪电瞬变和电力线谐波等。
在电气化铁路迅速发展的今天, 铁路系统内部的干扰主要表现在电气化牵引供电系统对信号设备的干扰。
电气化铁路供电及接触网系统的故障放电。电力机车受电弓在接触网导线上滑动产生的电磁噪声 (主要影响线路的无线、有线通信、信号系统) 。电力机车 (尤其是车载设备复杂的动车组) 内部的电力电子器件 (主要影响车内安装的弱电设备) 。地线干扰。牵引回流引起的地线上的地电位升是信号系统接地的重要干扰源轨道电路和车载设备受钢轨中不平衡牵引电流回流的传导性干扰。信息传输电缆受牵引网系统的感性、容性耦合的干扰。运动中的电力机车上的电动力系统对其下面的轨道电路的电磁感应干扰。
所以, 保证通信信号系统在电气化铁路环境下可靠安全地工作是一个非常困难复杂的课题。
3 电磁兼容的三要素
前面已列出了高速铁路系统电磁环境中的一些主要干扰源, 而干扰的形成过程就是:干扰源发出干扰信号, 经过耦合通道达到受干扰设备上。即源、传播通道、敏感设备。要有效地抑制干扰, 首先要找到干扰的发源地, 防患于发源处是抑制干扰的积极措施。当产生了难以避免的干扰时, 削弱通道对干扰的耦合, 以及提高受干扰设备的抗干扰能力就成为非常重要的方法。
4 电磁干扰 (EMI) 的物理过程 (如图)
电磁干扰按传输途径可分为两大类
传导干扰。传导干扰是指电压或电流通过干扰源和被干扰对象之间的公共阻抗进入被干扰对象传导干扰是沿着导体传播的干扰, 所以传导干扰要求有一个完整的电路连接, 只要有连接便可能传导EMI。工程实践表明, 影响最大的是电源回路传导的干扰, 如上图所示, 电路沿回流线或钢轨或贯通地线回流时, 其中一个电路电流的增大必将使另一个电路的电流减小。电流不断的变化, 就会产生变化无常的电场和磁场, 引起电磁噪声, 并通过回流线地线或钢轨形成复杂的交叉干扰。
电气化机车牵引带来的近千安的工作电流需通过大地、钢轨、回流线、贯通地线流通返回变电所, 即强电流与轨道电路弱信号有一段公共的阻抗, 所以会对铁路信号轨道电路产生干扰。
辐射干扰。电磁辐射干扰时指干扰源通过空间传播到敏感设备的干扰。例如, 当有动车组 (或电力机车) 通过时, 接触网有电流通过, 即在其周围产生电磁场, 接触线电晕产生的无线电干扰即属于辐射干扰。此种干扰表现为静电感应与电磁感应导致的干扰。任一载流导体周围都产生感应电磁场并向外辐射一定强度的电磁波, 相当于一段发射天线。处于电磁场中的任一导体则相当于一段接收天线, 会产生一定的电动势。导体的这种天线效应是导致电子设备相互产生电磁辐射干扰的根本原因。
在铁路领域, 研究电磁骚扰源的传播特性最多的是关于电气化铁路动车组运行时产生的电磁干扰沿铁路垂直方向的传播特性, 这是衡量影响通信、信号系统的重要指标之一。电气化铁路对邻近的通信线路的干扰影响与危险影响主要考虑:在研究的距离范围之内的干扰问题, 也就是近场问题, 又称感应场。近场有电场和磁场, 其耦合分别属于电容耦合和互感耦合, 对于近场主要采取屏蔽的方法来减小耦合程度。
随着无线通信 (GSM-R) 在高速铁路建设的广泛应用, 铁路周围空间的辐射电磁波对无线通信的干扰问题, 即远场问题 (也称辐射场) 也不容忽视。
5 电磁兼容设计的关键技术
EMC设计的关键技术是对EMI源的研究。从EMI源处控制其电磁辐射是治本的方法。但是针对铁路供电系统, 控制此源并非易事。除了从EMI源产生的机理着手降低其产生电磁噪音的电平外, 还需要广泛地应用屏蔽 (包括隔离) 、滤波、接地和浪涌抑制等技术。需要牢记的一点是:在解决电磁兼容问题时, 合理的接地是最经济有效的EMC设计技术。目前我国客运专线的建设都采用了综合接地系统, 车站也采用了信号设备雷电综合防护系统, 但对综合接地、雷电综合防护系统的研究还不是很深, 缺乏有针对性和说服力的详细分析论证, 所以EMC的问题还需不断的研究。
总的来说, 针对EMI的三要素, 通过抑制干扰源产生的EMI, 通过切断干扰的传播途径, 通过提高敏感设备抗EMI的能力 (降低对干扰的敏感度) , 采用技术和组织两方面相结合的办法来实现此问题的解决。
结束语
从长远来看, 在高速铁路快速发展的今天, 尽早制定出一套适合我国高速铁路电磁兼容的标准, 对我国高速铁路建设、电磁兼容技术发展能起到很好的推动作用。应从通信信号设备的开发阶段开始, 尽早地注意解决电磁兼容问题。铁路电磁兼容作为一项适应形势发展的新技术必将会得到更大范围的研究与应用。
摘要：本文分析了电磁兼容设计的关键技术, 并提出了相应的对策, 希望此文能给读者一些启示, 不断完善我国高速铁路的电磁兼容标准。
关键词：高速电气化铁路,电磁兼容,电磁环境
参考文献
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