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发生电磁搅扰的来历及其按捺办法

本文仅概略的介绍了一些产生电磁干扰的来源及其简单的抑制方法,事实上,这些是不够的,至于其详细的解决方法是必须从产品设计时使开始,有与趣的读者可参阅该方面的事实,您将会对电子器材有更深一层的了解。

这几年来传达媒体常提及「公害」一词,比如水质污染、空气污染、噪音问题等等,曾几何时,环境污染已成为咱们最头痛的问题。

而电子 技能的一日千里,各种电子器件也相继呈现在咱们的四周,这些器件有的是独自动作的,有的是须和其它器件组合一同而构成整个体系动作的;而这些电子器件的电 路作业办法有些是类比的,有些是数位的,或是类比与数位两者皆有的。在这些日益增多的电子设备及大能量设备里,亦构成了极为严峻的电磁信号污染,即电磁搅扰(Electro-Magnetic InterferenceEMI)。例如一些汽机车的引擎焚烧會对电视机构成搅扰而以条纹办法呈现在电视画面上;或对收音机构成搅扰而以炒豆子声或布景噪 声办法呈现于喇叭;而倾听音响时或许被电梯或高周波设备所发生之噪声串入音响器件而构成不愉快的声响输出,亦或运用家用电脑时被冰箱的发动而构成电脑的错 误动作等等。

电磁搅扰无所不在

一些「古时候」不曾呈现的电子产品现在也是电磁搅扰的首要来历之一,如吹风机、洗衣机、冷气机、电冰箱、电梯、日光灯、电动缝纫机、录放影机、电焊机及高周波设备等等;别的电力线也會发生许多的搅扰问 题。除了人为的噪声外,自然界也會发生许多搅扰的问题,如静电、雷击及来自外太空的噪声等等,总而言之,咱们的日子圈里充满著电磁搅扰,并且好像日子水准 愈高,问题也就愈严峻。

或许对许多人而言他们以为遭到噪声搅扰只不过是使得电视机的画面变的不好看,或是音响器件宣布一些杂音罢了,并不會构成什麼风险;但若有专心脏患者正在运用心电仪器又遭到电磁噪声的搅扰,或当客机于暴风雨中作紧迫下降,而其电子导航体系又遭到电磁搅扰而失效,那麼该怎麼办呢?只要自求多福罗!还好,大部份的人也都不曾进入这麼风险的环境,但这些风险的确存在,且不可不历。

电磁搅扰远在马可尼规划了第一部无线电发射机时便已存在。电磁搅扰在早些时候也称为射频搅扰或高频搅扰(Radio Frequency Interference RFI),再早就是叫做噪声搅扰。当年马可尼规划无线电发射机最大的问是是在于两组火花式调谐电路的发射器搅扰问题,但假如马可尼还在世的话,他将會惊奇于如今电磁搅扰问题的严峻性以及其杂乱的程度。

几 十年来工程人员便已知道简直每个电子设备于作业时都會幅射出一些电磁波,故电子设备在运用时是不或许不去搅扰到其它的电子设备;但由于这些噪声的品种繁 多,其发生的原因及其传送的办法更是一应俱全,既无法预知,亦无任何万金的处理办法,也往往为了处理噪声搅扰的问题所花费的时刻与精力常比电路规划时所花 费的还多。近年来已有许多组织在进行电磁相容性(Electro Magnetic Compatibility EMC)的研讨,所谓的电磁相容性就是指器件于或许的电磁搅扰环境下仍能正常作业之才干。

一些精细贵重的军用器件、仪器、大 型电脑、航空器件等,为了消除电磁搅扰的问题也采用了许多电磁相容性的改善办法,但一些归于家电性质的消费性器件若非出产厂商的本钱顾忌就是其信任他们的 产品只要一小部份會进入电磁搅扰的环境运用,因而就算有规划抗电磁搅扰的电路于这些产品内也往往无法到达预期的作用。再加上商场的竞赛,要厂商研讨改善并 且加上一些对其出售无直接协助的电路简直是不或许的事。当运用者遇到搅扰问题时,只好自个想办法啦!

电磁噪声处理办法

电 磁噪声依其传达的办法可分为幅射性噪声(Radiated Noise)与传导性噪声(Conducted Noise);构成噪声搅扰的三个首要因素为「噪声发生源」、「遭到噪声感染之感受体」及「噪声传达途径」,若三者缺一便无法构成噪声问题。而搅扰或许来 自自己家中,或是由街坊家中宣布者,或是导因于邻近的电力输送线。噪声亦或许经由天线而进入,在许多状况下,噪声都很或许直接被屋内的配线、或器件的导线所拾取。

要处理电磁搅扰有三种办法:其一为「噪声发生源」发生的搅扰有必要被压到最小的状况,二为「感受体」 (如电视机、电脑、音响器件等等)有必要遭到维护,以期能抵抗噪声的搅扰,三是「噪声的传达途径」彻底被阻断或是尽或许削减噪声的传达机會。

一般来说,除直接由电磁幅射所引致的搅扰外,另经由电源线而引进之电磁搅扰最为常见;对一些高传真度音响器件而言,由电源线引人之噪声會在许多状况下奇妙地 对原音动了四肢,并在传真的可信度上有戏剧性的作用,而此刻你用示波器底子看不出音频波形有何改变;相同的,幅射性电磁搅扰亦會对信号线、喇叭线等构成影 响。

对许多人而言,他们信任自电力设备输送到用户的电跟他们的信号发生器所发生的正弦波差不多,不同仅仅在于功率罢了。现实 上,若用示波器去作观测的话,将會发现所看到的底子不是「纯洁」的60Hz正弦波,而是含有著各种不同的失真、早已歪曲变形、有突波、洼陷等等,此一现象 还因时因地而改变;至此,若你深感此问题的严峻性,那麼最好的办法就是去买一堆电池回来运用,或是去买一部发电机回来,仅仅发电机的功力来历切不可为汽油 引擎,因汽油引擎的火星塞亦为电磁搅扰的来历之一。说真的,这两个处理办法还真是治本的仅有办法,而军方单位、电信单位及广播电台也确曾运用过一屋子的铅酸电池和发电机去供应他们器件所需的电源。不过,我俩现在的变通办法就是在电源进到器件曾经,好好的把它「美容整形」一番便得了。

阻隔变压器

曾有人想到运用一个阻隔变压器,以阻断噪声的传达途径,由于专供电源运用的变压器一般只规划在一个固定的低频率作业,其频率响应也适当的差,所以,在高频时 的磁力线交连便很差,成果便约束了多品种型的噪声。此一设想不错,但一般的变压器为了要下降本钱及削减磁损,初级与次级便做得很接近,那麼它们之间便有足 够的电容量来将噪声传过去。有一个办法能够下降初级圈与次级圈间的电容量,即就是将初级圈和次级圈别离,但别离得愈开则变压器的功率将愈低,较好的办法是 在初级圈和次级圈之间用一层铜片离隔并接地,亦即法拉第屏蔽(Faraday Shield);假定以Zs为0的状态下接地,则A,B间的静电容量C1与C2则不再串联,而仅由Cs 发生作用。此刻,所运用的静电阻隔资料,如铜片的原料,铜片的厚度等等都會影响到作用。实际上,即便阻隔资料的厚度很厚,也多少會有Zs存在,因 此,C1、C2的影响仍无法彻底消除;若将阻隔片的片数添加,则作用會大些,此刻除了适当于将散布容量做更多的串联以削减其等效电容值外,对电磁波的阻隔 也多少有点作用。总归,为了到达杰出的静电阻隔作用,应尽量下降Zs值,并削减Cs值。

若要真实做到具有高度噪声截止作用的 变压器便有必要做到「箱隔屏蔽」,便是将初级圈与次级圈彻底分隔并做静电阻隔,并使其初级圈与次级圈的装备与配线结合为最小,如此,初级圈和次级圈间的电容 将可少于0.005pF。仅仅此种变压器的制作已非传统的EI型那麼简略,价格也不低,若你真的很珍惜你的器件的话它仍是值得的。不过若你能找到和你器件 内同标准的此种变压器时,你无妨直接替换,这样将會比你运用阻隔变压器时的作用还好。

近来市上有种内含射频滤波器的电源插座盒出售,它较运用阻隔变压器的办法要简略且经济许多,但仍然与运用变压器作噪声阻隔时相同,其滤波器(或变压器)自身到器件间的本屏蔽电源线常會构成一支天线,特别是在VHF的波段;而大多数的滤波器均在1MHz到10MHz之间的频率有著杰出的衰减特性,而10MHz以上的频率则愈来愈差,亦即它不大能压抑100MHz以上的起高频噪声进入到你的器件里。

有 些厂商在发现了其产品有了搅扰问题存在时,大都會直接把滤波器装在器件里以期能压低这些噪声的能量,使其不致搅扰到电路的正常作业;不过我们所希望的成果 是一切的电子产品均能革除电磁搅扰的困扰,那麼,便只要在规划其时充份考虑到电磁相容此一问题才行,不然于产品面世後才发现有问题,那麼便有或许要花较高 的价值与精力才干处理部份问题,而有时乃至无法澈底的处理所存在的搅扰问题。

跋文:

本文仅概略的介绍了一些发生电磁搅扰的来历及其简略的按捺办法,现实上,这些是不行的,至于其具体的处理办法是有必要从产品规划时使开端,有与趣的读者可参看该方面的现实,您将会对电子器件有更深一层的了解。

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