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醫療器械EMC電磁兼容常用的基本方法

發布人:金緯醫療 瀏覽 586 次 發布時間:2023年4月25日 打印本頁

一般來講是要根據實際不同測試的情況對產品進行分步診斷,首先分析其干擾源所在及其相互干擾的途徑和方式,再根據分析結果,有針對性的進行EMC整改。
一般來說主要的EMC整改的基本方法有如下幾種:


1、減弱干擾源在找到干擾源的基礎上,可對干擾源進行允許范圍內的減弱,減弱源的方法一般有如下方法:
a、在IC的Vcc和GND之間加去耦電容,該電容的容量在0.01μF到0.1μF之間,安裝時注意電容器的引線,使它越短越好。
b、在保證靈敏度和信噪比的情況下加衰減器。如VCD、DVD視盤機中的晶振,它對電磁兼容性影響較為嚴重,減少其幅度就是可行的方法之一,但其不是唯一的解決方法。
c、還有一個間接的方法就是使信號線遠離干擾源。

2、電線電纜的分類整理在電子設備中,線間耦合是一種重要的途徑,也是造成干擾的重要原因,因為頻率的因素,可大體分為高頻耦合與低頻耦合。因耦合方式不同,其整改方法也是不同的,下邊分別討論:
(1)低頻耦合是指導線長度等于或小于1/16波長的情況,低頻耦合又可分為電場和磁場耦合。


電場耦合的物理模型是電容耦合,因此整改的主要目的是減小分布耦合電容或減小耦合量,可采用如下的方法:
a、增大電路間距是減小分布電容的最有效的方法。
b、追加高導電性屏蔽罩,并使屏蔽罩單點接地能有效的抑制低頻電場干擾。
c、追加濾波器可減小兩電路間的耦合量。
d、降低輸入阻抗,例如CMOS電路的輸入阻抗很高,對電場干擾極其敏感,可在允許范圍內在輸入端并接一個電容或阻值較低的電阻。


磁場耦合的物理模型是電感耦合,其耦合主要是通過線間的分布互感來耦合的,因此整改的主要方法是破壞或減小其耦合量,大體可采用如下的方法:
a 追加濾波器,在追加濾波器時要注意濾波器的輸入輸出阻抗及其頻率響應。
b 減小敏感回路與源回路的環路面積,即盡量使信號線或載流線與其回線靠近或扭絞在一體。
c 增大兩電路間距,以便減小線間互感來減低耦合量。
d 若有可能,盡量使敏感回路與源回路平面正交或接近正交來降低兩電路的耦合量。
e 用高導磁材料來包扎敏感線,可有效的解決磁場干擾問題,值得注意的是要構成閉和磁路,努力減小磁路的磁阻將會更加有效。
(2)高頻耦合是指長于1/4波長的走線由于電路中出現電壓和電流的駐波,會使耦合量增強,可采用如下的方法加以解決:
a、盡量縮短接地線,與外殼接地盡量采用面接觸的方式。
b、重新整理濾波器的輸入輸出線,防止輸入輸出線間耦合,確保濾波器的濾波效果不變差。
c、屏蔽電纜屏蔽層采用多點接地。
d、將連接器的懸空插針接到地電位,防止其天線效應。


3、改善地線系統

理想的地線是一個零阻抗,零電位的物理實體,它不僅是信號的參考點,而且電流流過時不會產生電壓降。在具體的電氣電子設備中,這種理想地線是不存在的,當電流流過地線時必然會產生電壓降。據此可根據地線中干擾形成機理可歸結為以下兩點,第一,減小低阻抗和電源饋線阻抗。第二,正確選擇接地方式和阻隔地環路,按接地方式來分有懸浮地、單點接地、多點接地、混合接地。如果敏感線的干擾主要來自外部空間或系統外殼,此時可采用懸浮地的方式加以解決,但是懸浮地設備容易產生靜電積累,當電荷達到一定程度后,會產生靜電放電,所以懸浮地不宜用于一般的電子設備。單點接地適用于低頻電路,為防止工頻電流及其他雜散電流在信號地線上各點之間產生地電位差,信號地線與電源及安全地線隔離,在電源線接大地處單點連接。單點接地主要適用于頻率低于3MHz的情況。多點接地是高頻信號唯一實用的接地方式,在射頻時會呈現傳輸線特性,為使多點接地的有效性,當接地導體長度超過最高頻率1/8波長時,多點接地需要一個等電位接地平面。多點接地適用于300KHz以上?;旌辖拥剡m用于既然有高頻又有低頻的電子線路中。

4、屏蔽

屏蔽是提高電子系統和電子設備電磁兼容性能的重要措施之一,它能有效的抑制通過空間傳播的各種電磁干擾。屏蔽按機理可分為磁場屏蔽與電場屏蔽及電磁屏蔽。電場屏蔽應注意以下幾點:
A、選擇高導電性能的材料,并且要有良好的接地。
B、正確選擇接地點及合理的形狀,最好是屏蔽體直接接地。磁場屏蔽通常只是指對直流或甚低頻磁場的屏蔽,其屏蔽效能遠不如電場屏蔽和電磁屏蔽,磁屏蔽往往是工程的重點,磁屏蔽時:
a、要選用鐵磁性材料。
b、磁屏蔽體要遠離有磁性的元件,防止磁短路。
c、可采用雙層屏蔽甚至三層屏蔽。
d、屏蔽體上邊的開孔要注意開孔的方向,盡可能使縫的長邊平行于磁通流向,使磁路長度增加最少。一般來說,磁屏蔽不需要接地,但為防止電場感應,還是接地為好。電磁場在通過金屬或對電磁場有衰減作用的阻擋體時,會受到一定程度的衰減,即產生對電磁場的屏蔽作用。在實際的整改過程中視具體需要而定選擇何種屏蔽及屏蔽體的形狀、大小、接地方式等。

5、改變電路板的布線結構

有些頻率點是通過電路板上走線分布參數所決定的,通過前述方法不大有用,此類整改通過在走線中增加小的電感、電容、磁珠來改變電路參數結構,使其移到限值要求較高的頻率點上。對于這類干擾,要想從根本上解決其影響,就要重新布線。

小結:總之前面幾種方法對提高電磁兼容性都有好處,但應用最為廣泛的是改變地線結構及電線電纜的分類整理的方法,這些方法不僅節約成本,而且是最有效的整改方法。屏蔽雖然會增加成本,但是其所起到的屏蔽效能有時是其它方法無法媲美的。所以,在實際的整改中應以改變地線結構、電線電纜的分類整理、屏蔽的方法為主,以其它方法為輔。



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