電磁兼容的接地與屏蔽問(wèn)題及磁環(huán)的作用解析

1、接地問(wèn)題

實(shí)例一：某系統(tǒng)設(shè)備在做422通訊串口的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)測(cè)試，采用雙絞屏蔽線，開(kāi)始采用的是單端接地，測(cè)試時(shí)出現(xiàn)的誤碼率高，幾乎沒(méi)有正確的數(shù)據(jù)，后來(lái)采用雙端可靠接地，通訊正常。

實(shí)例二：某系統(tǒng)設(shè)備在做視頻鼠標(biāo)線的射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)的試驗(yàn)時(shí)，在較低頻段（3M以下）時(shí)顯示器有波紋，上下閃動(dòng)，后來(lái)將視頻線的顯示器側(cè)可靠接地，干擾明顯降低，幾乎不影響顯示。

分析：這兩種現(xiàn)象都是在做射頻場(chǎng)的感應(yīng)傳導(dǎo)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的，射頻場(chǎng)的感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)實(shí)質(zhì)是：設(shè)備引線變成被動(dòng)天線，接受射頻場(chǎng)的感應(yīng)，變成傳導(dǎo)干擾入侵設(shè)備內(nèi)部，最終以射頻電壓電流形成的近場(chǎng)電磁場(chǎng)影響設(shè)備工作 ，以低頻磁場(chǎng)為主。

雙絞線能夠有效地抑制磁場(chǎng)干擾，這不僅是因?yàn)殡p絞線的兩根線之間具有很小的回路面積，而且因?yàn)殡p絞線的每?jī)蓚€(gè)相鄰的回路上感應(yīng)出的電流具有相反的方向，因此相互抵銷。雙絞線的絞節(jié)越密，則效果越明顯。

屏蔽層兩端接地時(shí)，外界磁場(chǎng)在原來(lái)信號(hào)與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時(shí)，也在屏蔽層與地線構(gòu)成的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流Is，Is也會(huì)感應(yīng)出磁場(chǎng)，但是這個(gè)磁場(chǎng)與原來(lái)的磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向相反，相互抵消，導(dǎo)致總磁場(chǎng)減小，減小了干擾。

2、屏蔽問(wèn)題

實(shí)例三：某系統(tǒng)為機(jī)柜、機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，其中控制部分為機(jī)箱結(jié)構(gòu)，子板總線板結(jié)構(gòu)，子板均安裝面板。做靜電試驗(yàn)時(shí)，接觸放電＋5.5kv時(shí)，對(duì)主板面板及左右相鄰的面板進(jìn)行靜電試驗(yàn)時(shí)，控制板重啟或死機(jī)，后來(lái)在控制板附近的面板之間安裝指形簧片，系統(tǒng)在接觸放電±6.6kv時(shí)運(yùn)行正常。

實(shí)例四：某系統(tǒng)試驗(yàn)，用普通機(jī)柜，系統(tǒng)很敏感，對(duì)機(jī)柜引出線（通訊線）進(jìn)行群脈沖試驗(yàn)，采用耦合夾耦合方式，干擾一加上去，系統(tǒng)就不正常，在通訊線兩端增加磁環(huán)，效果不明顯，后來(lái)沒(méi)有辦法了，更換了屏蔽機(jī)柜，進(jìn)行試驗(yàn)，有明顯效果，做幾輪后，系統(tǒng)才會(huì)出現(xiàn)倒機(jī)想象，在通訊線進(jìn)機(jī)柜處增加安裝磁環(huán)后，系統(tǒng)工作正常，幾輪試驗(yàn)后，沒(méi)有出現(xiàn)倒機(jī)現(xiàn)象，系統(tǒng)工作都正常。

分析：現(xiàn)在很多系統(tǒng)都是機(jī)箱結(jié)構(gòu)，即控制板、采集板、驅(qū)動(dòng)板等都安裝在同一機(jī)箱中，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與控制。安裝完成后各電路板會(huì)有一定的縫隙，靜電脈沖通過(guò)面板縫隙，分布電容向主板耦合，使電源失真或控制發(fā)生故障系統(tǒng)重啟、死機(jī)。在面板之間安裝指形簧片，使機(jī)箱成為一個(gè)良好的屏蔽體，由于電荷的“趨膚效應(yīng)”，當(dāng)有靜電干擾時(shí)，靜電會(huì)沿著表面泄放至大地，對(duì)內(nèi)部電路的影響減小或者消失。

屏蔽機(jī)柜對(duì)機(jī)柜的縫隙和門都進(jìn)行了處理，縫隙處安裝導(dǎo)電簧片，門與機(jī)柜接觸位置安裝導(dǎo)電布襯墊，提高機(jī)柜的屏蔽效能，提高機(jī)柜整體的抗干擾性，群脈沖干擾的實(shí)質(zhì)是對(duì)線路分布電容能量的積累效應(yīng)，當(dāng)能量積累到一定程度時(shí)就可能引起線路（乃至設(shè)備）工作出錯(cuò)。通常測(cè)試設(shè)備一旦出錯(cuò)，就會(huì)連續(xù)不斷的出錯(cuò)，即使把脈沖電壓稍稍降低，出錯(cuò)情況依然不斷的現(xiàn)象加以解釋。脈沖成群出現(xiàn)，脈沖重復(fù)頻率較高，波形上升時(shí)間短暫，能量較小，一般不會(huì)造成設(shè)備故障，使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作的情況多見(jiàn)。

3、磁環(huán)的作用

實(shí)例五：對(duì)一個(gè)機(jī)箱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)做群脈沖實(shí)驗(yàn)，機(jī)箱內(nèi)含有控制板、采集板、驅(qū)動(dòng)板等，采集線、驅(qū)動(dòng)線出機(jī)柜，需要做信號(hào)線群脈沖實(shí)驗(yàn)，當(dāng)干擾施加在采集線上時(shí)，所有的采集板上指示燈都閃爍，對(duì)采集回路進(jìn)行分析，采集輸入有光電隔離器件，采集回線為動(dòng)態(tài)的12V輸出，當(dāng)干擾施加時(shí)，可能造成采集回線上的電壓失真，造成指示燈閃爍，找了一個(gè)閉合磁環(huán)，安裝在采集回線上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在某一極性下指示燈閃爍，說(shuō)明磁環(huán)有作用，然后根據(jù)其阻抗特性，繞制2圈，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，后來(lái)試驗(yàn)一下繞制3圈，結(jié)果，采集指示燈顯示正常，多次試驗(yàn)，系統(tǒng)均正常。

分析：磁環(huán)對(duì)群脈沖干擾有很好的抑制作用，根據(jù)實(shí)際情況安裝在通訊線的兩端或一端，磁環(huán)有不同的阻抗特性，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行頻率分析，設(shè)計(jì)磁環(huán)的截止頻率正好落在干擾信號(hào)頻率附近，使磁環(huán)體現(xiàn)較大的阻抗性，來(lái)抑制干擾。

磁環(huán)的圈數(shù)影響磁環(huán)的阻抗特性，圈數(shù)越多，阻抗特性曲線向低頻率方向移動(dòng)，即較低頻率下的阻抗越大，若此頻率比較接近干擾頻率時(shí)，就能起到很好的抑制干擾的作用。

電磁兼容技術(shù)融入電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，可以提高產(chǎn)品的安全可靠性，如果在實(shí)際測(cè)試中，某一方面存在缺陷，可以從電磁干擾的方式上入手進(jìn)行一步一步測(cè)試，電磁干擾有兩種形式：傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，從各自的耦合路徑進(jìn)行查找。一個(gè)系統(tǒng)指標(biāo)超標(biāo)，可以先從輻射發(fā)射上解決，設(shè)備是否屏蔽良好，機(jī)殼上孔用導(dǎo)電布封住，導(dǎo)電布要與機(jī)殼良好接觸，再進(jìn)行試驗(yàn)，如果還超標(biāo)，那就是干擾主要是傳導(dǎo)發(fā)射引起的，在設(shè)備機(jī)殼出口處安裝信號(hào)濾波器和電源濾波器，進(jìn)行試驗(yàn)，如果還超標(biāo)，那就是干擾是通過(guò)電纜輻射和傳導(dǎo)發(fā)射出來(lái)，通過(guò)對(duì)屏蔽層的接地，減小地環(huán)路等措施必定能查找到原因并解決。