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  • 关于医疗设备电源的特点以及需要考虑的那些方面

    关于医疗设备电源的特点以及需要考虑的那些方面

    当今社会,随着科学技术的不断进步,越来越多的现代医疗器械得到了飞速发展,特别是直接与人体相接触的电子仪器,除了对仪器本身性能的要求越来越高外之外,对人体安全方面的考虑也越来越备受关注。例如:心脏穿刺监视器、超声波、母婴监护仪、婴儿保温仪、生命监护仪等一些与人体紧密接触的仪器,也就是说病人使用仪器时不能因为使用仪器而对人体造成有触电或者其他方面的任何危险。医疗电子,与其他定位于大众市场及在乎成本的消费电子和其它低价产品应用领域的电子和功率电子不同,医疗电子要遵守的规则多得多。 一台医疗设备在医院是否能够发挥其最大效能,除了与机器本身的技术性能有直接的关系外,还和供电电源的质量有着极其重要的关系。电源品质的好坏,将直接影响医疗设备的运行稳定性和可靠性,甚至导致重大医疗设备事故和造成巨大的经济损失。 目前,国内的医疗设备大多采用220V市电供电。由于各种不同类型的医疗设备供电需求,目前使用最多的是集中式供电结构。即由一个集中的电源变换器产生所需各种电压等级的输出电压。由于它成本低廉、效率高、输出电压可调整、输出噪音小、动态响应快等非常适合医疗类设备使用,是医疗类设备目前使用最多的一种供电方式。 由于医疗电子产量一般相对较低,设计人员必须考虑购买或自制的问题。医疗电子的设计人员很少考虑自己设计离线功率电源。因为这类特殊的设计和测试所需的投资与最终的产量规模不相配,设备制造商会发现产品的产量难于或不可能分摊设计阶段付出的投资。所以,向已经拥有相应专业设计能力和测试技术的公司直接购买功率电源更合算。 安全与隔离是普通商用电源与医疗用电源的一个重大差别。通常,除了一些实验分析类仪器,医疗设备大多安装在病床或手术台附近,离人和操作者的距离比较近,外壳常常会被触及到。医疗设备内部有各种各样的强,弱电的部件,如果强弱电之间的隔离或者是外壳材料绝缘有问题,就会非常危险。 要为医疗类设备选择或者搭建一个好的供电系统,必须注意提高电源的电磁兼容性和抗电磁干扰能力。主要要从以下几个方面来考虑: 设计。 PCB的设计和布局,一般的电源会包含一些高频信号,PCB上的任何印刷线路都可以充当天线,印刷线路的长度和宽度会影响其阻抗和电感,从而影响频率响应,及时传递直流信号的印刷线路也会耦合到相邻印刷线路的射频信号,并引起电路问题。因此,医疗电源必须选择具有强大研发能力的大品牌和公司的产品。这些产品可以保证在设计和生产技术方面的优良品质。 屏蔽。为了抑制开关电源产生的辐射并消除电磁干扰对医疗设备中其他电子设备的影响,最好的方法是屏蔽电源的磁场,然后将整个屏蔽盖连接到医疗设备的外壳或地面。这是用一半的努力就能获得两倍结果的一种方法。 认证。在此阶段,一般医疗设备电源需要通过FCC-B,CISPR22-B,EN55011 \ 55022 \ 61204 \ 61000等电磁兼容性和抗电磁干扰能力。选择完成这些测试的产品不仅可以确保不会对设备中的其他电子组件产生电磁影响,而且可以减少医疗设备的研发周期和投放市场之前的检查时间。 尺寸和高功率密度。当前,除了多功能,高检测和调节精度的发展以外,医疗设备也是尺寸更小且易于携带的发展方向。这就要求医疗设备的电源在板面积较小的情况下必须具有较高的功率输出。 特殊应用。目前,市场上大多数集中式电源产品均具有标准输出。即使某些电源产品可以通过外部电路调节输出,调节范围也不大,并且存在稳定性问题。如果遇到低电压,大电流或极高的直流电压,该如何处理,当然可以使用定制方法,但是价格很高,无论客户是否接受。 在研究设计过程中,一定会有这样或着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2021-03-21 关键词: 医疗设备电源 电磁兼容性 抗电磁干扰

  • Marvell 推出业内低功耗车载以太网 PHY

    2020 年2月28日,北京讯 — Marvell近日宣布推出具备业内低功耗的第二代 88Q1110/88Q1111 100BASE-T1 汽车以太网 PHY。当今互联汽车比以往任何时候都更加需要车载高速数据应用,这就需要创新的方案来有效地传输汽车网络数据。作为网络半导体解决方案的领导者,Marvell推出了一整套汽车级交换机、PHY和控制器解决方案,这些解决方案可用于多个车载领域,如信息娱乐、网关和 ADAS。Marvell推出的第二代100BASE-T1 PHY拓宽了100Mbps至多千兆物理层收发器产品线,并支持针对数据密集型应用进行了优化的可靠且基于标准的平台。 Marvell 汽车事业部营销副总裁 Amir Bar-Niv 表示:“Marvell 新的车载以太网 PHY 产品系列在高噪声环境中性能优异,抗车载电磁干扰 (EMI) 的表现超出标准,功耗极低,可与上一代产品 100BASE-T1 PHY实现引脚兼容,这使得新型低功耗 PHY 成为在远程信息控制、仪器仪表组、ADAS和音频放大器等应用中实施低功耗部署的最佳选择。” 除低功耗之外,第二代 PHY还利用现有设计,确保引脚兼容已量产的上一代产品。它同时支持 OPEN Alliance TC10睡眠模式,支持通用的唤醒和睡眠信号,以便在不使用时节省电力。 Bar-Niv还指出:“随着互联汽车发展步伐的加快,越来越多的技术设计用于汽车,为了安全地连接传输所有数据所需的多个端点,同时保护汽车中基于车载以太网的数据流免遭恶意攻击或危害,100BASE-T1 PHY产品在基于以太网的车载网络中将愈加重要。”

    时间:2020-02-28 关键词: phy 车载以太网 抗电磁干扰

  • 高度集成的宽VIN同步转换器具有出色的EMI和热性能

    高度集成的宽VIN同步转换器具有出色的EMI和热性能

    德州仪器(TI)(NASDAQ: TXN) 近日推出了两个具有出色的抗电磁干扰(EMI)和热性能的宽VIN同步直流/直流降压稳压器系列。高度集成的5-A和6-A LM73605/6以及2.5-A和3.5-A LM76002/3降压转换器具有优化的引脚排列和出色的热导率,可简化符合极具挑战的工业及汽车应用中EMI合规及可靠性要求的流程。 3.5V至36V LM73605/6和3.5V至60V LM76002/3降压稳压器满足并超越了苛刻的CISPR 25 Class 5汽车电磁兼容性(EMC)要求。这些稳压器的可编程输出开关频率既可设置在AM频段以上,消除AM频段的干扰,降低输出滤波器的尺寸和成本;也可以设置在AM频段以下优化效率。观看视频,了解如何利用TI的在线工具箱解决EMI问题。 小巧的QFN封装具有独特的可润湿侧翼,可实现7.1ºC/W(ΨJB)的超低热导率,从而提高可靠性,还能够通过焊后光学检测以简化制造过程。优化的封装引脚布局为电路板设计提供了更高的灵活性,有助于改善散热,从而最大限度地减少辐射发射和传导发射。观看视频,了解如何利用TI的在线工具箱解决散热问题。 LM73605/6和LM76002/3的主要特性与优势 • 新型直流/直流转换器可为远程无线电单元、超声波扫描仪、电机驱动器、逆变器和伺服控制单元等标称12V、24V或48V系统提供最高60V的操作输入电压。 • 新型稳压器在12VIN,5VOUT和500KHz开关频率下可提供最高92%的满载效率。极低的15μA待机静态电流可提高轻载效率。 • 汽车级LM76002-Q1, LM76003-Q1, LM73605-Q1和LM73606-Q1支持紧凑型汽车应用,例如车载信息娱乐系统主机和用于自动驾驶的前置/环视摄像头。

    时间:2018-02-26 关键词: 电源新品 直流/直流降压稳压器 抗电磁干扰

  • 高精确度火灾探测传感器研发 可抗电磁干扰

    新型火灾报警器在恶劣环境下也能正常工作,高压喷冲式海底管线电缆埋设系统能在海底平均水深40米处作业……第14届中国国际工业博览会将于11月6日至10日在上海新国际博览中心举办。10月30日下午,上海市教委举行工博会高校展区第三场新闻专题会。本次专题会主要聚焦一系列由本市高校自主研发的新材料和新科技,具有极大的应用性能,它们将在本次工博会中集中亮相。 新型火灾报警器精确度高 复旦大学此次预备在工博会上展示由该校材料科学系游波教授带领科研团队研发的一种新型的火灾探测传感器。这一新型火灾探测传感器的秘密主要在于该团队研制出的一种新型的智能NTC感温材料,它具有抗电磁干扰能力和报警精确度高的特性。 “这一材料的最大特点是,在一个房间内,任一点着火,它都能很快并准确无误测出。”游波教授介绍,相比目前市场内普通的火灾报警装置,利用这一新材料制成的火灾报警器可实现长距离、无缝传感,克服了传统火灾报警器的不足。它还可长期重复使用并且不具破坏性,能自动探测到其长度范围内任一点高温,可以广泛应用于各种建筑物的室内室外、多雨雾风沙的露天环境、各种工业场所、易燃易爆的危险场合以及其它为传统的电子式点型探测器所不能接受的恶劣安装环境。 此外,这种新材料对于其它电子传感设备无法克服的恶劣环境污染、灰尘、潮湿、腐蚀等,也能应对自如。由它发展成的火灾报警传感器,可以事先全天候、全条件工作,可谓是火场中全方位的“生命守护者”。“随着我国经济社会的进一步发展,人们的安全意识和市场需求越来越高,在长距离输电线路、公路、铁路、隧道、长距离管道、冶金、石化等领域和行业内,可以预见,线型传感器和火灾报警器的需求巨大,未来智能NTC感温材料及火灾报警传感器的应用前景也将更加广泛。”游波说。 “MP兄弟”助力国家能源战略 上海交通大学此次将于工博会上展示的是由上海交通大学水下工程研究所研制的“MP兄弟”,即MP型系列高压喷冲式海底管线电缆埋设系统。它主要用于海底管线和电缆的埋设。 千万别小看这一发明,它在我国“西气东输二线工程香港支线”工程中发挥重要作用。据了解,西气东输二线是当今世界最大的管道工程。在我国陆地上蔓延近5000公里的西气东输干线,到了深圳将“钻”入海底,“潜行”29公里后,把天然气送到香港。然而,从深圳到香港这条管道却是目前我国施工难度最大的一条海底管道,尤其是最后2.8公里成为整个工程中最困难的一段,它要求平均作业水深40米,开沟深度4米,沟底宽度2米、沟顶宽度6米,而国内现有的其他海底管线埋设系统无法完成这些作业指标。 受深港海管工程建设方的委托,由上海交通大学水下工程研究所研制的“MP兄弟”临危受命,承担这最后2.8公里国内最大海管埋设的攻关任务。“挖沟埋管,在陆地上简单,在海底并不容易,深港海域的海底淤泥十分柔软,很容易回淤,大型设备也十分容易深陷淤泥中。 海底作业完全依赖智能机器系统,其设备智能化程度和复杂程度都远高于陆地开挖设备。在水下工程研究所葛彤教授的带领下,整个作业团队已经完成前期所有准备工作,设备投入到正式作业现场,工程进展良好。”研究所技术人员介绍,这一大型海底管线埋设系统同时具有管线和电缆的埋设功能,可以通过喷冲技术,将海底淤泥打碎,抽吸到两侧,从而形成可以埋设管线、电缆的深沟。 记者获悉,近年来,随着我国海洋油气开发的迅速发展,海底管线、电缆的埋设数量和质量需求都有很大提高。据不完全统计,仅2011年,我国附近海域的管线埋设需求超过800公里。其中不乏地质强度很高,水深100米以上,埋设深度和管径要求相当高的施工要求,对我国深海管线、电缆埋设能力提出大的挑战。目前,国内深海埋设系统还是空白,而国际上对深海埋设系统的技术垄断已经对我国海洋石油技术的发展造成一定的制约。交大水下工程研究所接下来将在以往技术积累的基础上,开始千米级深海埋设技术的预研。

    时间:2012-11-06 关键词: 传感器 精确度 火灾探测 抗电磁干扰

  • 基于Zigbee的无线传输电路的抗电磁干扰优化设计

    摘要:电力设备热点温度与电流在线监测预警系统工作在大型变压器旁,极易受电磁辐射干扰,针对该预警系统的子系统;无线传输部分进行了抗电磁干扰设计,采用Ansoft Designer软件仿真分析了PCB(Printed Circuit Board)中电磁波对PCB电磁兼容性产生的影响,根据其得出的PCB的电流图及近场分布图,分析PCB的电磁兼容性,针对结果中的电磁辐射过高区域进行了重新设计,经Ansoft Designer验证,重新设计后的PCB各项指数有所下降,电磁兼容性得到提高。 关键词:Zigbee;抗电磁干扰;Ansoft Designer;优化设计     随着世界上第一个电磁兼容性规范1944年在德国诞生,电磁兼容设计在现代电子设计中变得越来越重要。普通的10 kV/630 kW“箱式”变压器低频噪音辐射处的电场辐射一般可达800 V/m,电磁辐射可达30 B/μT,对工作在此环境下的无线传输模块有非常大的影响,因此有必要对无线传输模块进行抗电磁干扰设计。 1 PCB的抗干扰设计 1.1 硬件方面的抗电磁干扰设计     1)选择集成度高,抗干扰能力强,功耗小的电子器件。     2)良好的接地设计。对于工作在2 MHz一下低频应采取共地,即一点接地;对于工作在10 MHz以上的高频应采用分地,即多点接地。同时,数字地和模拟地分开,中间用磁珠连接。对传感器信号地线采用浮空隔离,不与大地相连。将所有闲置的单片机IO端口,应该接地而不是接电源。     3)滤波处理。每个IC的电源端并联一个高频电容,减少IC对电源的影响。     4)PCB的设计:①布线时遵循3-W原则,也就是相邻两条线路间的中心距离应该大于或者等于3倍的线宽。随着线间距离的增大,同时也能减少线间的耦合串扰。②按照功能布局,不同模块接对应的电源。③电源和地线尽量的粗,电流方向和信号线方向相同。④晶振尽量靠近单片机。⑤线路尽量使用45°折线而不是90°折线。⑥多层板设计,将电源层和接地层放在中间层,这样利于各元器件的迅速接地,抑制共模干扰,有利于抗电磁干扰。 1.2 软件方面的抗电磁干扰设计     1)使用看门狗,MSP430中已经集成,遂不赘述。     2)数据冗余技术,在噪声幅度较大的环境巾传输数据,给数据增加一定的冗余位用于校验,能增加检错和纠错的能力,具有非常明显的抗干扰效果。 2 电磁干扰仿真软件介绍     电磁干扰的数值仿真过程也就是电磁场问题的数值计算过程,电磁数值计算的任务是基于麦克斯韦方程组,建立逼近实际问题的连续型数学模型,然后采用相应的数值计算方法,经离散化处理,解出模型的数值解,再经处理得出场域中任意点处的场强,能量,损耗分布,及其他参数。常见的计算法方法有时域有限元法、频域有限元法,矩量法等,其中矩量法基于Maxwell方程中的积分方程,计算精度较高;频域有限元法基于Maxwell方程中的偏微分方程,计算量较大,其中Ansoft Designer就是基于频域有限元方法的软件。     Ansoft Desinger集成了高频、基于物理原型的电磁建模、仿真及与电路和系统分析的无缝连接环境,为了获得S参数和电流密度J,采用了混合电位积分方程(MPIE Mixed Potential Integral Equation)法和矩量法(MoM Method of Moments)分别计算之,这样就能通过电流密度求得S参数和辐射场。     在Ansoft中,只要三维物体表面网格形成,则可利用混合点位积分方程(MPIE)进行分析:         式中:为垂直于网格平面的单位矢量;j为虚部单位;ω为角频率(等于2f);A表示矢量磁位;φ为标量电位;Zs为单个网格表面的电阻;J为网格上的电流密度。在混合积分后,使用矩量法(MoM)求解网格上的电流密度J,得到网格边界线上法向方向的电流,在存储网格边界线方向电流分量后,网格内部每个点的电流值可通过网格边界线法向电流分量差值得到。 3 PCB电磁兼容仿真步骤 3.1 PCB的设计、布线及输出     PCB的设计在Prote199SE中进行,先在Protel中绘制原理图,再经过错误检查后,生成网络图,然后再进行布线。此PCB板设计为4层,底层和顶层都走信号线,中间两层分别是地线和电源,底层和顶层所有有接地和接电源的引脚都以最短的具体接地和接到电源,保证了信号完整性及抗电磁干扰性。布线后的电路板如图1所示。     设计好PCB板后,通过输出功能输出DXF文件。 3.2 导入Ansoft Designer并生成模型     导入时,先在Designer中新建一个PlanarEM项目,这里采用的是系统内置的双面板的模板,为了生成相关印制板的实体模型,可以通过Ansoft Designer的Layout菜单中所列的Import file选项,将Protel导出的DXF文件导入到Planar EM项目中来,生成印制板的实体模型的各层,导入过程中,Protel和Ansoft Designer中设定的缺省单位要一致,先导入所有的层,再根据实际情况修改和调整PCB上各层的走线。PCB采用的介质材料是FR-4,完成上述工作后,整个印制板的仿真实体模型可在Ansoft Designer中建立。如图2所示。 3.3 设定解析条件     1)首先设定激励(Excitations) 用选择工具选择需要添加激励的边缘,然后右键单击选择Add Port。根据电路的实际情况,这里设定Port1,Port2,Port3,Port4共4个激励源,电流幅度分别为0.1 A、0.2 A、0.1 A、0.3 A。     2)然后设定分析条件(Analysis) 右键单击添加解析方案设置(Adding Solution Setup),选定初始化网格为频率等于60 Hz时的固定网格(Fixed Mesh),并且在网格精炼标签(Mesh Refinement)中将精炼参数(Refinement Parameters)设置为缺省值。在增加的Setup1上右键单击,选中Mesh Overlay和Dynamic Mesh Update,再添加频率扫描(Adding SweepFrequency),类型选择“离散”(Discrete),复选中“生成表面电流”(Generate Surface Current),开始频率为40 Hz,终止频率为60 Hz,步长2 Hz,一共10个频率点。设定上面所有的条件后,还需要对设置进行初步校验,校验完成后即可开始对PCB实体模型进行解析。 4 仿真结果分析 4.1 原始结果分析     通过在Ansoft Designer中过对以上10个频点的扫描,即可得到了PCB的电流图和近场分布图,这里以50 Hz点为例,分析得到的电流图,E、H近场分布图进行分析,如图3、4、5可见,电路中出现4块场强较强的区域,分布在2个晶振及射频发射电路区域,其中晶振区域存在着敏感元件,而这部分正好辐射强度较大,这对于PCB的电磁兼容来说是不合适的。     针对上述问题,我们对PCB进行了重新布线,调整以上两块敏感区域中元件的位置,缩短晶振到单片机的距离,使信号尽可能快的进入芯片,平滑弯角,尽量使电感和电容垂直放置,以减少不必要的干扰。 4.2 改进后分析     改进后,再次导入到ansoft Designer中进行分析,得到图6、7、8,此时可以发现,以前辐射区域较大区域变小或变形,受影响较大的晶振区域强度有所下降,对周围元件的影响也相应减弱,系统的抗电磁干扰能力得到提高。 5 结论     通过Ansoft Designer软件对PCB板进行的电磁兼容分析,根据其得出的PCB的电流图及近场分布图,分析PCB的电磁兼容性,针对结果中的电磁辐射过高区域进行了重新设计,经Ansoft Designer验证,重新设计后的PCB各项电磁兼容指数有所下降,电磁兼容性得到提高。

    时间:2012-08-31 关键词: 无线传输 Zigbee 电路 抗电磁干扰

  • 手机设计中的抗电磁干扰和ESD防护技术

    目前对于许多流行的手机(尤其是翻盖型手机)而言,手机的彩色LCD、OLED显示屏或相机模块CMOS传感器等部件,都是通过柔性电路或长走线 PCB与基带控制器相连的,这些连接线会受到由天线辐射出的寄生GSM/CDMA频率的干扰。同时,由于高分辨率CMOS传感器和TFT模块的引入,数字 信号要在更高的频率上工作,这些连接线会像天线一样产生EMI干扰或可能造成ESD危险事件。   上述这种EMI及ESD干扰均会破坏视频信号的完整性,甚至损坏基带控制器电路。受紧凑设计趋势的推动,考虑到电路板空间、手机工作频率上的高滤波性 能以及保存信号完整性等设计约束,分立滤波器不能为解决方案提供任何空间节省,而且只能提供针对窄带衰减的有限滤波性能,因此目前大多数设计者都使用集成 的EMI滤波器。   随着手机及相机等便携式设备中LCD显示屏分辨率的提高,视频信号的传输速率也越来越高,传统的滤波器方案已慢慢达到它们的技术极限。在配有高分辨率 显示屏及嵌入式相机的手机中,信号是通过特定频率(取决于分辨率)从基带ASIC被传送至 LCD及内嵌的相机上。视频分辨率越高,数据工作的频率亦越高。比如,对于30至60万像素的相机模块来说,时钟频率大约介于6至12MHz之间。因此建 议将滤波器(上下)截止频率选择在30至50MHz范围内。随着分辨率的提高到数百万像素,时钟频率已超过60MHz,这要求滤波器的截止频率高达 300MHz。      图1:新型滤波器单元结构(串联电阻为100欧姆,线电容为20pF)      图2:新型RC滤波器S21参数曲线。      图3:英联电子LC滤波器单元结构。   面对手机行业的这些发展趋势,传统的RC滤波器解决方案正在达到其极限。为满足手机视频信号的不断增高以及更强的抗ESD浪涌能力需求,英联电子开发 出基于LC结构的新一代EMI滤波器。这种集成的LC滤波器结构可用来提供高达350MHz的截止频率,可支持时钟频率超过60MHz的数据速率。同时它 能提供出色的滤波性能,在800MHz至2.5GHz的频率范围内衰减特性优于-25dB。 图4显示了采用此滤波器基本单元架构的S21参数指标。除滤波功能外,集成输入TVS管还能抑制高达15kV的空气放电ESD冲击,达到了 IEC61000-4-2第4级工业标准所要求的性能水平。      图4:英联电子LC滤波器的S21参数曲线。   英联电子的低电容EMI滤波器UM4411、UM6411、UM8411支持4、6及8线配置,每一种配置均包含侧接有TVS管的PI型RC滤波网 络。器件采用了0.4mm管脚间距的QFN封装,可以为超薄手机的设计师们提供更为宽裕的设计空间。尤其在PCB的布板上,目前一些显示屏 I/O连接座的管脚间距都是0.4mm,使用0.4mm管脚间距DFN封装的EMI滤波器将有助于系统工程师布板。在器件的选择上,应根据数据通道的数量 进行合理选择,图5中显示了使用一个8通道的滤波器和两个4通道滤波器在布板上的一些优势;同时选用一个8通道滤波器也比两个4通道滤波器的成本要低。      图5 EMI滤波器管脚间距对布板的影响.

    时间:2012-07-16 关键词: 手机设计 esd 防护技术 抗电磁干扰

  • 综合自动化变电所的抗电磁干扰

    变电所的一次、二次系统是一个不可分割的整体,他们既密切相关又相互影响。变电所综合自动化系统内部各个子系统都为弱电系统,它们工作的环境是电磁干扰非常严重的强电环境,一旦受到这些电磁的干扰,将不能正常工作,会给电力系统的安全、可靠运行带来严重的后果。另一方面,二次设备本身还会发射电磁波污染环境。因此,提高变电所自动化系统的抗电磁干扰能力有着至关重要的实际意义。 变电所的电磁干扰有外干扰和内干扰之分,外干扰包括雷电、短路故障、电晕放电、高压开关操作、风电感应、临近强电场感应、高频载波等,一般外部干扰源是变电所综合自动化系统外部产生的,无法消除。内部干扰是由自动化系统内部结构、元件布置和生产工艺决定。但是,外部干扰往往是通过一、二次接线串入自动化系统内部,因此,可以通过屏蔽措施、减少强电路的感应耦合两个方面抑制干扰。 消除、抑制变电所综合自动化系统电磁干扰按三个重要措施进行: 消除或抑制干扰源、切断电磁耦合途径、降低装置本身对电磁干扰的敏感度。 1.技术隔离措施 1.1 模拟量的隔离 变电所的微机保护装置、微机监控装置以及其他自动化装置所采集的模拟量,大多来自电压互感器和电流互感器。电压互感器和电流互感器均处于强电回路中,不能直接输入到综合自动化系统中,必须经过设置在自动化系统中各种交流回路的隔离变压器。这些隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层、屏蔽层,而且屏蔽层必须安全接地,这样可起到电场屏蔽作用,防止高频信号通过分布电容进入自动化系统的响应部件。 1.2 开关量输入、输出的隔离 变电所综合自动化系统开关量的输入,主要是断路器、隔离开关的辅助接点等。开关量的输出大多也是对断路器、隔离开关的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中,假如与自动化系统直接连接,必然引起很强的电流干扰,所以要通过光电隔离和继电器隔离。开关量输入回路前及信号变换部分因考虑采用滤波,开关量输入信号送给CPU之前,必须进行隔离处理,可采用光电隔离,而且两级光电隔离的效果会比较好。在开关量的输入板的出口处和CPU板的入口处各设置一级光电隔离,开关量输出回路也应在前端采取光电隔离措施,可通过光耦合或继电器进行隔离,而且两级隔离效果最好,在开关量的输出板的入口和CPU板的出口处各设一级隔离。 1.3 其他隔离措施 二次回路布线时,应考虑隔离,减少互感耦合,避免干扰由互感耦合侵入。强、弱信号电缆的隔离,强、弱信号不应使用一根电缆,信号电缆应尽量避开电力电缆,尽量增大与电力电缆的距离,并尽量减少平行长度。二次布线时,应尽量避免个别回路的相互感应。印刷电路板上的布线要注意避免互感。 2.设备接地 接地是变电所一、二次设备安全措施之一,也是电磁兼容的重要措施,并且是变电所综合自动化系统抑制干扰的主要措施。 2.1 一次系统接地 一次系统接地是以防雷、保证安全为主要目的,但它对二次系统的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适,可以减少开关场内的瞬间电位升高,这对二次设备兼容很有好处。处理一次系统接地,应注意对于引入瞬变大电流的地方映射多根接地线并加密接地网,以降低瞬变电流引起的地电位升高和接地网各电位差。 2.2 二次系统接地 二次系统接地分为保护接地和工作接地两大类。 保护接地:保护接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时,遭受电击危险和保证设备安全。保护接地是将设备的外壳接地,以防电击或静电放电。保护接地的接地网,通常是一次系统的接地网,接地线应尽量短和可靠,以降低可能出现的瞬变过电压。 工作接地:工作接地是为了给设备或微机控制系统或保护装置一个电位基准,保证其可靠运行,防止地环流引起干扰。接地线还可以作为各级电路之间信号传输的返回通道。 变电所综合自动系统的工作接地,如模拟地、信号地、屏蔽地等。 3.滤波 滤波是抑制自动化系统模拟量输入传导干扰的主要手段,模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰和共模干扰两种。对于串入信号回路的差模干扰,采取滤波的方法可以有效的滤除。因此,各模拟量输入回路都需要先经过一个滤波器,以防止频率混迭。滤波器能很好地吸收差模浪涌。 如果差模干扰信号Unm的频率比被测信号Us的频率高,则采用低通滤波器来抑制高频差模干扰;如果Unm的频率比被测信号Us的频率低,则采用高通滤波器;如果Unm的频率落在被测信号Us频率的两侧,则采用带通滤波器。 对抗电磁干扰滤波器的要求:在阻带范围内,要具有足够高的衰减量,将传导干扰电平降低到规定范围内;对传输的有用信号的损耗,应降低到最低程度;电源滤波器对电源工作电流的损耗应降低到最低程度。 滤波器的种类及作用如下: 电容滤波器:最简单的低通滤波器有旁路电容器,利用电容器的频率特性,使高频串模干扰旁路掉。在变电所综合自动化系统的交流输出回路中,小电压互感器和小电流互感器的输入端子上和印刷电路板上常采用这种电容滤波器。 电感滤波器:电感滤波器常称为扼流圈,按其作用分为差模扼流圈和共模扼流圈两种。差模扼流圈串接在电路中,用于遏制高频噪声。共模扼流圈有两个线圈,当出现共模噪声时,两个线圈产生的磁通方向相同,通过耦合使电感加倍,起到很强的抑制作用。 R、C滤波器:R、C滤波器是通常采用的滤波器。在交流采样的小电流互感器和小电压互感器的二次侧采用R、C滤波器,可以滤去高频干扰信号。 4.微机电源的抗干扰 变电所综合自动化微机电源回路是电磁干扰最容易进入的通道,所以在电磁兼容的标准中,对同一试验的等级,电源回路的试验电压比其他回路高一倍。例如采用3级试验等级的EFT试验,电源回路的试验电压为2 kV,其他回路为1 kV。由于这个原因,所以电源回路采用比其他回路的抗电磁干扰措施,对微机电源的抗电磁干扰实践中采取以下措施都是很有效的。在电源的输入侧安装电源滤波器,可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。在加装滤波器时,有两个问题需要注意: 一是选择合适类型的滤波器,不同的电源选择的滤波器也是不同的,如线型稳压电源滤波器、开关电源滤波器等; 二是必须在电源进线的最前端放置滤波器,使滤波器之前的进线尽可能短,以尽量避免电磁干扰通过这段进线窜入装置内部,对电路的其它部分产生影响。在可能的情况下,可考虑将滤波器直接安装在机箱上,让滤波器的金属外壳与机箱的金属外壳紧密接触;在电源的输入侧安装隔离变压器,由隔离变压器的输入端直接向微机供电;通过UPS电源向微机系统供电,可有效的抑制电网低频正常状态下的干扰。 5.结束语 由上可见,在变电所综合自动化系统中,消除电磁干扰才能保证系统整体、局部的正常工作。因此,提高变电所自动化系统的抗电磁干扰能力,对保证二次设备和接触网的安全稳定运行有着深远的意义。

    时间:2012-05-30 关键词: 自动化 通信网络 变电所 抗电磁干扰

  • 浅析爱普科斯抗电磁干扰MEMS麦克风解决方案

    MEMS麦克风改善音质尺寸小,性能优越来越多的移动设备,如手机、耳机、相机和MP3,采用了先进的降噪技术,以消除背景音,提高声音质量。要使这种先进技术付诸实施,所采用的多个麦克风不仅需具有抗射频和电磁干扰的能力,还必须具有极小的尺寸。爱普科斯生产的MEMS麦克风是符合此要求的理想解决方案。作为目前市场上体积最小的麦克风,MEMS麦克风不仅提供极佳的音频质量,而且具有优良的抗电磁干扰功能。 性能优良,占用面积小 2009年5月,由于采用了Technitrol 的MEMS(微电子机械系统)麦克风技术,一系列极具创新性的MEMS产品得以投放到在硅麦克风市场。首批上市的产品为爱普科斯T4000 and T4010系列,在它们身上,汇聚了先进的MEMS和ASIC技术的设计能力、对用途的深入了解以及各种专利。 现在,产品系列中增加了数字输出的麦克风,即T4030。新产品体积小,灵敏度为-26 dB FS(全量程),信噪比为60 dBA。即使声级为100 dB,失真度也低于1%。其频率响应特点是高带宽、低振幅波动(见图1)。由于采用了PDM(脉冲密度调制)输出,T4030对电磁干扰基本无反应。电源噪音抑制为-82 dB FS。可通过一根信号线进行双声道传输,这使得立体声或多麦克风应用变得容易,比采用模拟技术简便得多。电源电压在1.64V至2.86V之间。电力消耗为650 μA,在待机模式下则低于10 μA。 产品结构紧凑 T4030性能优良,尺寸极小,它最适合在移动设备中作降噪用途,因为在这些设备中,空间占用往往是首要考虑的问题。这方面很好的例证是大北欧(GN Netcom)公司研制的捷波朗STONE蓝牙耳机。大北欧是一家丹麦耳机生产商,其产品用于手机、联络中心和办公室(见图2)。捷波朗STONE是一款结构极紧凑的耳机,其特点是在噪音清除和自然声音之间找到最佳的平衡,提供完美的音质。而要达到这种效果,只有采用双麦克风捕捉声音,同时仅对背景噪音进行智能过滤。正是出于这一目的,厂家选择了尺寸小、性能优的T4000系列产品。 大北欧认为捷波朗STONE是一款革命性的产品,必将颠覆消费者对蓝牙耳机的固有看法。“它造型独特,降噪技术先进,不需要横臂,是一个全新的产品概念,” 大北欧移动通信部的副总裁安娜-R-拉斯穆塞这样说道。 先进的降噪技术 在中高端移动设备中,消除噪音正日益变成一项标准要求。在接收路径和传输路径中,两种降噪功能可以合并(见图3)。如下图所示,在接收路径(蓝色)中,麦克风1位于喇叭的旁边,接收噪音,此噪音信号反相后添加到传入的声音中。反相的噪音信号与周围噪音信号相消。这样,用户可以更清晰理解对方的话音,即便在嘈杂的环境里亦如此。 在传输路径(黄 色)中,麦克风2背对着口部,接收周围噪音。麦克风3正对着口部,它同时接收周围噪音和说话者的话音。在此,通过添加反相噪音信号,噪音被消除。此时,通话对方受到的周围噪音干扰将减小。 使用三个以上的麦克风,可以设计出功能更强大和更复杂的降噪系统。随着更多的麦克风植入到小型移动设备内,产品的尺寸大小已变得越来越重要。图4展示了两款安装在电路板上的小型T4000麦克风。与此同时,用户对声音质量的期望更高。将来麦克风的信噪比(SNR)将达到62 dB,高出今天的一般水平55-59 dB。如今,爱普科斯的T4020 MEMS性能优良,信噪比已达到62 dB,而且信噪比更高的产品正在研制之中。 尖端的封装技术 避免电磁干扰和射频干扰一直是SAW滤波器的重要问题。SAW滤波器都在GHz范围内工作,在天线接收射频信号后,在信号路径中通常是第一个元件。正是这一原因,为了维护很弱的信号,必须采取极可靠的屏蔽。此要求催生了CSSP (即“芯片大小SAW封装”)技术的诞生。该技术是具屏蔽功能的极小封装,并通过应用到数十亿手机上,证明其成熟性。 MEMS麦克风正是基于专用于MEMS的相同封装技术(CSMP ,也即芯片大小MEMS封装)而生产的(见图5)。该项技术得益于成熟的爱普科斯生产工艺以及15年开发MEMS麦克风的经验。MEMS麦克风符合RoHS指令规定,并适合SMD无铅回流焊工艺。 完整测试 TDK-EPC公司也将成熟的SAW生产技术用于最终电声测量。通过设计出一个特定的测试头,解决了测量电声特征的问题。每只麦克风出厂前,都会按照相关规范接受完整的测量,包括基本的电声性能测试。具体测试项如下:   · 1 kHz和窄带噪音时的灵敏度;   · 宽带频率响应;   · 宽带噪音;   · 电源穿透;   · 谐波失真;   · 功率消耗。 100%的测试使MEMS麦克风在应用中可靠地表现出优良性能。 MEMS麦克风结构紧凑,电气性能优异,还可用在对声音质量要求高的领域,包括高质量的视频和VoIP(互联网电话)系统、电话会议系统和波束成型系统中。T4000系列产品的大规模生产已经开始。目前可以得到T4020 和T4030系列的工程样品。  

    时间:2011-12-13 关键词: 方案 mems 爱普科斯 抗电磁干扰

  • 一种电子引信抗电磁干扰封装技术

         摘 要:为了适应日趋恶化的电磁环境,迫切要求提高以微电子技术为核心的各种电子引信的抗电磁干扰能力。文章以地雷电子引信为例,分析了电子引信技术的发展,工作原理及其抗电磁干扰技术,进行了新型抗电磁干扰材料的设计和研究。采用自制的模拟电子引信,研究了在强微波辐射场中的电子引信的保护和失效问题。试验结果表明强的电磁辐射可以使电路失效,新型抗电磁干扰材料对电磁波表现出良好的屏蔽效果,提高了电子引信的抗电磁干扰能力。   1 引信及其抗电磁干扰技术   随着信息时代的到来,引信逐步向智能化方向发展,各类新型电子引信由于采用了大量的电子器件和电路,随之产生了易受各种电磁脉冲武器和电磁环境干扰和毁伤的问题,导致引信失效的现象时有发生。尤其最近几年国外研发和装备的高功率超宽带电磁脉冲武器的出现,更给军工品正常使用带来巨大的威胁。国际电工委员会(IEC)77(SC77C)分会将辐射电场超过100V/m 的环境称为高功率电磁环境。所谓超宽带,是指频带宽度高达1 0 8Hz 至1012Hz。满足上述功率和频宽条件的电磁辐射方式有高功率微波(HPM)、超宽带(UWB)、高功率核电磁脉冲(HEMP)。针对上述现象和技术需求,本文以地雷的电子引信为例进行了具体讨论和实验研究。   地雷电子引信是地雷引爆装置的关键部件。经过HPM一定时间的照射,地雷的电子系统和电子引信对HPM的耦合作用,HPM在金属表面或金属导线上感应电流或电压,引火头的金属引线感应的高频电流流过引火头的桥丝,造成桥丝发热,从而引燃药粉,使处于战斗状态地雷中的电引火头被引燃。   电磁武器有辐射功率强大,无需精确瞄准等特点,可以使地雷内部的电子元件在未损坏的情况下,整个系统处于混乱状态,无法或暂时无法恢复正常状态,或彻底毁坏电子元件。   为适应现代战争的需要,在提高攻击力的同时也应该提高地雷的战场生存能力,逐渐重视地雷的保护问题。在地雷的壳体外部和内部存在着各种电磁干扰。地雷壳体外部的电磁干扰源,通过电磁感应影响处于战斗状态的地雷正常工作。内部干扰是由于地雷内部存在着磁耦合,通过合理设计可以改善内部电路的电磁兼容性能。需要对远场中高频电场和磁场同时加以屏蔽,电磁屏蔽是用屏蔽反射并引导磁源所产生的电磁能流使之不进入空间防护区。   也就是利用屏蔽材料的导电性和磁性将电磁波反射或吸收来阻止电磁能量在空间传播,达到减弱干扰能量屏蔽的目的。   发展电磁屏蔽材料的目的就是减弱或消除电磁波对地雷的危害,提高地雷的抗电磁干扰能力。屏蔽材料的选取和雷壳的几何外形直接影响了地雷外壳屏蔽效果。依据电磁屏蔽原理,屏蔽体的屏蔽效能主要取决于材料的电导率R、磁导率L 及厚度d 等参数。电磁屏蔽中电导率成为选择屏蔽材料的主要依据,金属良导体铜、铝、金、银因为有较高的电导率适用于电磁波的屏蔽,是最常用的屏蔽材料。   除了传统的实心金属屏蔽材料外, 为了提高适用性和降低成本,新近发展起来了表面敷层薄膜屏蔽材料。   表面敷层薄膜屏蔽材料是使塑料等绝缘体的表面附着一层导电层,从而达到屏蔽的目的。这类表层导电薄膜屏蔽材料普遍具有导电性能好、屏蔽效果明显、无需特殊设备、成本相对较低等优点,因而得到了广泛的应用。   2 地雷电子引信技术   地雷引信是地雷能够正常爆炸的重要组成部分,引信性能的好坏直接影响地雷的爆炸效果。地雷引信是由引爆雷管、压发机构和外壳组成,当压发机构受到外界作用力并移动一定距离后,力传递到引爆雷管上,雷管受到挤压而爆炸。早期主要利用目标的碾压触碰作用或利用目标产生的物理场(磁、声、振动和红外等)启动引信,20 世纪80 年代中期以后,新型地雷品种不断出现,采用先进的微电子技术,也有用绳索、有线电、无线电遥控等操纵地雷爆炸的。绳索操纵通常是使地雷直接起爆;采用有线电和无线电遥控操纵的方法,可以使地雷由保险状态转入战斗状态、由战斗状态转入保险状态或根据需要爆炸(自毁)等。随着科学技术的发展,为提高地雷的作战性能,增强地雷的抗扫能力,逐步研制出耐爆引信,在爆炸冲击波作用下不易发火,而在目标作用下能正常动作、发火。现代反坦克履带地雷多配用耐爆引信。   为了适应日益复杂的现代战场环境,采用大规模集成电路,使地雷引信向智能化方向发展。90 年代,英、法、德、意、俄等国相继开发研制智能地雷。现代地雷的电子引信一般都设置有定时自毁或失效装置,以保证地雷在战斗过程中未接受到目标信号时,在指定时间内自毁,以避免为敌方所用,或因失效而使己方作战行动受到影响;一种反坦克电子引信原理图如图1 所示。   图1 某型反坦克地雷电子引信电路原理示意图   其中定时电路确定待命和自毁时间。在电子引信处于待命状态下,感应线圈感应外界磁场变化,振动传感器测定振动大小,红外传感器用于测距和通信,测量数值经过放大电路处理后传给控制电路,经控制电路处理输出脉冲信号,引火头收到发火信号即引爆地雷。采用地雷电子引信技术增大单个地雷的障碍范围,提高其在战场上的生存力和主动攻击性能。   3 试验检测与分析   针对新型电子引信抗电磁干扰的设计和要求,研发了电磁波屏蔽涂料,实验研究了在强微波辐射场中电子引信的保护和失效问题。   抗电磁辐射实验采用质地均匀的塑料盒,将其中一个内表面均匀涂上屏蔽涂料,如图2 所示。另外制造一模拟电子音信,在实验中按照“1、2、3、4”顺序重复显示。将运行正常的电路板放入涂有屏蔽材料的塑料盒内,放入频率为2.4GHz 的微波腔内进行试验。   图2 实验前涂覆有屏蔽材料的塑料外壳   实验中,由小到大改变微波输入功率,观察现象。试验表明,在磁控管功率低于250W时,数码管可以正常显示,没有明显的打火现象。当磁控管功率达到300W时,出现明显的打火现象。在打火现象后立即关上磁控管,发现屏蔽材料的塑料盒有微小的损伤,但是数码管仍然可以正常显示。把屏蔽盒内的电路继续放入微波腔内在磁控管功率300W 下进行试验,经过5 秒钟的剧烈打火之后关上辐射源。   发现涂层有明显的裂痕,数码管的第二个数字“2”显示有问题,如图3 所示。   图3 300W微波功率5 秒辐射实验   这表明,当辐射强度足够强时会在屏蔽涂层的某些高场强处产生微波打火现象,表现为肉眼可以看到的电火花产生。当电火花产生时间较长时,会导致涂层表面开裂,微波从缝隙处穿过涂层,使电路损坏,不能正确显示数字。该实验也证实,电磁波屏蔽涂料对电磁辐射有很好的电磁屏蔽效果,也能够抵抗短时间的强电磁辐射,保护内部电路免受电磁干扰。   5 结语   采用银包铜粉表层导电薄膜屏蔽材料涂在地雷表面,该材料导电性优异,耐氧性、耐介质性极佳,经过试验验证,能有效地屏蔽电磁干扰,对地雷电子线路和元器件有保护作用。新型屏蔽材料的设计与研究,有助于反地雷技术的发展。

    时间:2011-02-23 关键词: 电子 封装技术 引信 抗电磁干扰

  • 雷达电路系统的抗电磁干扰和EMC设计

     1引言   现代雷达对信号频谱质量的要求越来越高,并要求雷达能在恶劣的电磁干扰环境中可靠工作,这就对雷达电路系统的抗电磁干扰能力和电磁兼容设计提出了更高的要求。由于雷达信号的寄生输出,除了在信号变换等过程中产生外,还与系统外部的干扰、电路之间的干扰,电路系统的结构设计、工艺设计及信号传输匹配等有关,所以要研制满足电磁兼容要求的电路系统,除了方案合理、设计正确外,还必须注意以下几点。   a、采取电路合理接地、电路之间去藕等有效措施,抑制一切无关信号。   b、装配设计、电路布局及排列等必须正确合理。   。、应采用先进的工艺设计。   d、加强单元电路和电缆之间及电路系统之间的屏蔽隔离。   2电路系统的电磁兼容分析与设计   用高质量的单元电子电路组成电路系统,完成某种功能时,除了系统方案的正确,电磁兼容设计也是十分重要的。尤其对现代雷达中的高稳定信号系统和一些复杂电路系统以及工作在恶劣电磁环境中的电路系统,电磁兼容设计就更为重要。下面将详细分析电路系统的电磁兼容间题,并提出有关的实施措施和方法。   2.1电源系统的电磁兼容   电源系统方面的干扰有三种形式:第一种是系统外部的干扰串入,如由交流电网进来的干扰及干扰磁场等引起的干扰信号;第二种是系统本身产生的干扰信号,例如整流滤波后的波纹干扰,可控硅调压产生的尖脉冲,开关电源引起的高频脉冲,高频电源的泄漏及稳压管产生的噪声等等;第三种是系统连线上的场干扰信号。要抑制或削弱这些干扰信号必须对电源系统进行细心的电磁兼容设计。   a、对电源变压器加屏蔽、隔离措施   每只电源变压器都应在初次级之间加静电屏蔽,以隔离初级电网串进来的干扰。重要电源还应对整个变压器加罩高导磁材料进行磁屏蔽,抑制变压器磁场及外界磁场引起的干扰。这些静电隔离和磁屏蔽体均应可靠接地。   b、电源变压器要尽可能远离电子电路,以便使电源频率的干扰及交流电源磁场的干扰降到最低水平。   c、电路系统中,若同时有模拟电路和数字电路时,则必须分别给模拟电路和数字电路供电。防止数字电路中上升时间很快的瞬态过程通过电源影响模拟电路。   d、合理组装电路,正确接地,正确接线及铺设电缆。选用恰当的磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料,同时必须兼顾尺寸、重量和成本。   2.2信号传输系统的电磁兼容   信号传输过程中的干扰主要有两个方面。一是信号通过传输线时,在其周围产生电磁场,这些电磁场会在周围的导体中感应出电流,形成干扰信号;二是信号在传输过程中,一般都有反射,反射信号串入其他电路形成干扰信号。克服传输引起的干扰一般可采取下列措施。   a、加强电磁屏蔽,对不同频率,不同类型的单元电路分别组合屏蔽可减小相互的影响。   b、加强传输信号的匹配、隔离,使信号的输入、输出均有匹配网络,适当增加隔离级以降低反射干扰。   c、抑制一切无用信号,即使落在电路频带外的信号,也应采取抑制措施。因为普通的放大器、倍频器、混频器和分频器中均有非线性存在,都可能把带外信号变换到电路的有效频带范围内。因此,必要时应增加各种滤波器以抑制无用信号。   d、合理布线、合理排列电路。印制板上的传输线,既可能成为发射天线,也可能成为接收天线,因此,必须对它们合理布置,并尽量缩短其长度,以降低它们的相互干扰。   2.3地线系统的电磁兼容   作为电路系统的地线,首要的任务是必须接触良好,尽量减少接地电感及接地电阻。   使地电流少锅合,减小相互感应。   在电路系统中,一般应把模拟信号地,数字信号地和噪声地分开,有些系统还要单独设屏蔽地。模拟地用于模拟电路和它们的电源;数字信号地用于数字电路和它们的馈电电源;噪声地用于交流电源变压器的静电屏蔽及变压器屏蔽、交流供电线的屏蔽和发射机等。这几种地线在电路系统中不应混淆相连,使它们在系统外单点相接与大地相连。   3电路工艺及结构方面的电磁兼容设计   电磁兼容不能只看成是电路设计人员的事,还必须由工艺和结构人员配合,才能共同完成合理的设计。因为不论是接地线的设置,电缆走向安排,还是电子组合的屏蔽体设计,电子组合的排列及变压器的放置位置,和各种材料的选择等都属于电子结构问题。   而屏蔽体的加工,印制板的制遣,电路的装配等将直接影响屏蔽,辐射及传导效果,这是工艺方面的问题。下述几个问题设计时应加以注意。   a、合理划分、组合单元电子电路,使它们按其功能组合成不同的功能块电路。尤其        4屏蔽设计   在电磁兼容的设计中,屏蔽体设计是非常重要的一个方面。屏蔽是抑制一切无关信号的重要手段,一般可分三种类型:静电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽。   4.1静电屏蔽   空间任何两个带电物体均可产生静电场,其中一方电压的变化必定会引起另一方的变化,产生静电祸合。静电藕合的机理是通过电路之间存在的电容拙合作用引起的。   克服静电荆合最好的方法是利用金属板作静电屏蔽体。把受干扰的两个源用金属板隔离开,或者把电路上的所有元器件安装在金属板的一边,如同表面安装电路那样,可获得良好的静电屏蔽。具体的屏蔽方法,尤其对杂散电容祸合作用的屏蔽,应该在设计初始阶段就全面加以考虑。   屏蔽方法:将一块金属板置于两个被屏蔽的电路中间,并使各金属板与地作电气连接,如图l所示。这样从一点发出的电力线均被屏蔽板挡住,即起到静电屏蔽作用。   也可作成屏蔽罩,如图2所示,也能获得好的屏蔽效果。由图2看出,A点的电力线也达不到B点,因此也能起到良好的静电屏蔽作用。        加大A、B距离,以减小杂散电容,也可减弱电容祸合作用,但这种方法受到体积限制,一般无法采用。特别要注意静电屏蔽体与地之间的接触必须良好,若接触不好,屏蔽体与地之间将有电位差,影响屏蔽效果。因此要求屏蔽盒应作导电防腐处理,所用螺钉,铆钉等固定不宜太稀,尽量使电接触良好,减小接地电阻,减小接地电感。   4.2磁屏蔽   电流在导线中流动,流过电感线圈和变压器时,其周围产生磁场,磁场通过电路中的互感来传播,电流产生的磁力线,通过互感在其它电路中感应出电压。   尤其在3KH:以下的低频条件下,主要干扰影响是由磁场引起的,但解决磁屏蔽往往既昂贵又困难。在雷达中,磁屏蔽主要针对电源变压器和高压调制器。一般低纹波电源的变压器常都采用坡莫合金加以屏蔽,否则达不到良好效果。   4.3电磁屏蔽   任何一种交流电路都会产生交变的电场和磁场。电磁屏蔽与电磁场的性质、变化频率、及辐射源和受感器之间的距离等有关。在雷达电子电路系统中,工作频率一般都较高,在IKHz以上,一般可选用铝为电磁屏蔽材料。用切削工艺制成的铝屏蔽盒,对300MHz信号屏蔽隔离可达100dB以上。当频率在]KHz以下,主要对磁场进行屏蔽,应选择高导磁率的材料。   在电子电路系统中,为了内部走线及取出放置电路方便,给屏蔽组装盒加有盖板,有时为了通风、散热等需要,在屏蔽板上打孔,开缝,造成屏蔽体出现间断点,引起信号泄漏,形成干扰,设计者应认真考虑。正确排列元件的位置,使缝和孔不要切断感应电流,必要时可将孔改用截止波导管,使孔辐射进一步削弱。   44屏蔽组装设计   除了屏蔽设计以外,组装技术也很重要,尤其是对射频系统的组装,更应细心设计。   一般应注意下面几点。   a、内部电路的屏蔽设计,应能防止电子线路自身的射频能量泄漏,同时也防止外界电磁能量对它的影响。   b、采取措施,防止电路级与级之间不必要的反馈和祸合。   c、对电源加滤波去锅措施,衰减抑制射频信号在电子组合内部和电子组合与组合之间传导。   d、射频接地电阻越小越好。   当然还必须兼顾体积、重量、成本等方面的要求。   当电路之间对寄生场的衰减要求较高时,用组装盒结构形式较好,它可作成单隔离室形式,也可设计成多个隔离室形式,即一个屏蔽盒,内分几个隔离室,这样的组装盒对静电场和电磁场均有较好的隔离。制造组装盒的材料最好选用铝,它既便宜又轻,对雷达的电路系统,隔离效果一般都很好。   在装配这些屏蔽体时,常遇到长缝泄漏,对此应采取必要措施,使长缝上能有许多接触点。可用增加螺钉,加设弹性片和加衬导电衬垫等措施。但是这样作一定要注意防腐蚀,尤其电化防腐蚀,否则不能长期保持满意的效果。   还应考虑射频导线的干扰,合理选取传输信号的幅度,正确安排系统电缆走向,脉冲信号线。交流信号线相互不应绑在一起,尤其大幅度的脉冲信号,与高纯度的信号在传输时应严加区别。   总之,屏蔽设计是一项较为复杂的设计,它不仅需要机械设计知识,还必须熟悉所涉及的电尸各和多方而的知识

    时间:2010-12-18 关键词: 雷达 emc 电路系统 抗电磁干扰

  • 抗电磁干扰的PWM风扇控制器

    抗电磁干扰的PWM风扇控制器

    微芯科技(Microchip )公司提供一种工作于 PWM模式的风扇制冷速度控制器系列产品,用于无刷直流风扇(参考文献1)。为了利用PWM波形的占空比来控制风扇速度,可以使用外部 NTC(负温度系数)热敏电阻或微芯公司的一种PIC微控制器及其 SMBus 串行数据总线。图1示出了TC664 和 TC665 控制器数据资料描述的一种典型应用(参考文献2)。利用电容值为1mF的频率控制电容器CF和风扇控制器IC1产生一个PWM脉冲串,它的标称频率为30 Hz,依赖于温度或命令的占空比变化范围是30%~100%。   虽然使用PWM模式的控制器可以降低晶体管QA(它驱动风扇)的功耗,但 100 mA 方波电机驱动电流可能对附近的高灵敏度音频电路导致不需要的干扰。图2中的电路解决了这个问题。一个额外的驱动晶体管Q1以及一个由C3和R3组成的RC 网络构成了一个简单的PWM到线性转换器。还可以使用另一个PWM到线性转换电路,比如基于运算放大器的积分器。   图3示出了Q2的集电极的直流电压与IC1的PWM驱动输出波形的占空比之间关系图。施加到风扇的电压对应于Q2的集电极电压和12V电源电压之间的差值。即使风扇两端出现了稳定的电压,风扇电机的换向产生的电流脉冲仍然会在连接到Q2的发射极的电流检测电阻器RSENSE两端产生一个电压,并且IC1的所有保护和警告特性均保持可用状态。   列出的元件值对100 mA/12 V 无刷风扇有效。可使用一个通用NPN晶体管(比如 2N2222)作为驱动晶体管Q1,并使用一个NPN晶体管[比如飞兆(Fairchild)半导体公司的PZT2222A,功耗为风扇最大功耗的三分之一]作为Q2。请注意:通过改变CF的值,可在15 Hz ~ 35 Hz范围内改变 PWM 的标称频率。

    时间:2006-06-26 关键词: pwm 风扇控制器 抗电磁干扰

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