EMC基礎(chǔ)-屏蔽濾波靜電防護(hù)

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1、第1講屏蔽與濾波?1屏蔽電磁波是電磁能屋的傳播的主要形式，高頻電路工作時(shí)，會(huì)向外輻射電磁波，對(duì)鄰近的其它設(shè)備產(chǎn)牛T擾；另一方面，空間的各種電磁波也會(huì)感應(yīng)到電路中，対電路造成干擾。因此屏蔽的作用可分為兩個(gè)方面：一是限制內(nèi)部的輜射電磁能越過(guò)某一區(qū)域;二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。由此可見屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，有效地抑制通過(guò)空間傳播的電磁T?擾，從而消除十?dāng)_，是抑制干擾源的有力措施Z—。?1?1屏蔽的分類屏蔽就是利用磁性材料或者低阻材料鋁、銅等制成容器將需要隔離的設(shè)備、裝置、電路全部包起來(lái)。屏蔽性質(zhì)的分類，從要屏蔽的電磁場(chǎng)性質(zhì)來(lái)劃分，冇電場(chǎng)

2、屏蔽（靜電場(chǎng)屏蔽及交變電場(chǎng)屏蔽）、磁場(chǎng)屏蔽（靜磁場(chǎng)屏蔽及交變磁場(chǎng)屏蔽）及電磁場(chǎng)屏蔽（同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的輻射電磁場(chǎng)的屏蔽）等。從屏蔽體的結(jié)構(gòu)分類，可以分為完整屏蔽體屏蔽（屏蔽室或屏蔽盒等）、非完整屏蔽體屏蔽（帶有孔洞、金屬網(wǎng)、波導(dǎo)管及蜂窩結(jié)構(gòu)等）以及編織帶屏蔽（電纜等）。?1?2屏蔽的機(jī)理.1.2.1電場(chǎng)的屏蔽原理電場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于電場(chǎng)耦合引起的T擾。為分析簡(jiǎn)潔起見，不妨把電場(chǎng)感應(yīng)看成是分布電容間的耦合。在圖8-1中，干擾源A和受感應(yīng)物的電位分別為5和5,那么5和5間的關(guān)系為：Ub=C'Ua（8-1）C1+C2式屮，Ci為A、BZ間的分布

3、電容；C2為受感應(yīng)物B的對(duì)地電容。通過(guò)上式可以看出，為了減弱受感應(yīng)物B上的電場(chǎng)感應(yīng)，可能采用的方法有：1）增人A、B之間的距離，目的是減少A、B間的分布電容;2）盡可能使受感應(yīng)物B貼近接地板，以增大其對(duì)地電容；3）可以在A、BZ間插入一塊稱Z為屏蔽板的金屬薄板。下面對(duì)金屬屏蔽板的作用作一分析，請(qǐng)參閱圖42所示。從圖8-2可見，插入屏蔽板后，新造就了兩個(gè)分布電容C3和C4,K中C3被屏蔽板短路到地，它不會(huì)對(duì)B點(diǎn)的電場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生影響。而受感應(yīng)物B的對(duì)地和對(duì)屏蔽板的分布電容C?和C4實(shí)際上是處并聯(lián)的位置上（因?yàn)閷伪伟迨墙拥氐模＿@樣，受感應(yīng)物B的感應(yīng)電壓U

4、b‘應(yīng)當(dāng)是A點(diǎn)電壓被A、B之間的剩余電容C/與并聯(lián)電容C?和Cq的分壓，即U'b=——Ua（8-2）C；+C2+C4由于C/遠(yuǎn)小于未屏蔽時(shí)的C

5、值，故Ub‘值要遠(yuǎn)小于未屏蔽吋的Ub值。因此，釆用金加屏蔽體進(jìn)行電場(chǎng)屏蔽應(yīng)具備兩個(gè)條件，即完善的屏蔽及良好的接地。A

6、B!：”…IIpFGUaQ-pUb、/iv圖8-1電場(chǎng)感應(yīng)示意圖.122磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理，一TLAXCt、B…11………II?…?“'C3C4US1C2二u/圖8-2電場(chǎng)屏蔽作用的分析磁場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于磁場(chǎng)耦合引起的于擾。首先考察靜磁場(chǎng)的情況，不論是由電磁鐵或是由肓流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)

7、均在空間散布磁力線或磁通，磁力線所通過(guò)的路徑稱為磁路。磁力線主耍集中在低磁阻的磁路通過(guò)。因此対磁場(chǎng)的屏蔽主要利用高磁導(dǎo)率的材料，如鐵、鐮鋼、坡莫合金等。這些高磁導(dǎo)率的材料貝有很低的磁阻，這樣，磁力線將“封閉”在屏蔽體內(nèi)，起了磁屏蔽的作用。對(duì)于低頻交變磁場(chǎng)，磁屏蔽的機(jī)理同靜磁屏蔽一樣，利川高磁導(dǎo)率材料作屏蔽體，將磁場(chǎng)約朿在屏蔽材料內(nèi)。為了獲得好的磁屏蔽效果，必須保證磁路的暢通，即小的磁阻。因此，當(dāng)屏蔽盒需要開狹縫時(shí)，狹縫不能切斷磁路，即狹縫只能與磁通的方向一致，而不能與磁通的方向垂直，否則將影響磁屏蔽的效果。對(duì)于高頻磁場(chǎng)，磁屏蔽則依據(jù)另一種原理。高頻

8、磁場(chǎng)會(huì)在屏蔽殼體表而感牛渦流，從而產(chǎn)牛反磁場(chǎng)來(lái)抵消穿過(guò)屏蔽體的原來(lái)的磁場(chǎng)；同時(shí)增強(qiáng)屏蔽體旁邊的磁場(chǎng)，使磁力線繞行1何過(guò)，從而起到磁屏蔽的作用。高頻磁場(chǎng)主要靠屏蔽殼體上感生的渦流所產(chǎn)生的反磁場(chǎng)起排斥原磁場(chǎng)的作用。渦流越大，屏蔽效果越好。因此，對(duì)于鬲頻磁場(chǎng)的屏蔽，應(yīng)選用良導(dǎo)體材料，如銅、鋁或銅鍍銀等。隨著頻率增人，渦流亦增大，即磁屏蔽效來(lái)越好。但當(dāng)渦流產(chǎn)牛?的反磁場(chǎng)足以完全排斥干擾磁場(chǎng)時(shí)，渦流也不再增大，保持一個(gè)常值。此外，由于趨膚效應(yīng)，渦流只在材料的表面產(chǎn)生。因此，對(duì)于高頻磁場(chǎng)，只要很薄的金屬材料就足以屏蔽。.1.2.3電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，

9、通常所說(shuō)的電磁干擾均是電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在的高頻輻射電磁場(chǎng)。?前面已講述的電場(chǎng)屏蔽及磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理不同，電磁屏蔽對(duì)于電磁波的衰減有三種不同的機(jī)理:1）當(dāng)電磁波在到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù)，對(duì)入射波產(chǎn)生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定厚度，只要求交界面上的不連續(xù)。電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí)產(chǎn)生的能量反射主要是由于介質(zhì)（空氣）與金屬的波陽(yáng).抗不一致引起的，二者相差愈大，由反射引起的損耗也愈大；而反射和頻率有關(guān)，頻率愈低，反射愈嚴(yán)重。2）未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量，在體內(nèi)向前傳播的過(guò)程中，被屏蔽材料所衰減。這種物理過(guò)程

10、被稱為吸收。電磁波在穿透屏蔽體時(shí)的能量吸收損耗主要是由于渦流引起的。渦流一方面產(chǎn)牛反電磁場(chǎng)來(lái)抵消原干擾磁場(chǎng)，同時(shí)產(chǎn)牛熱損耗