Расчеты по обеспечению электромагнитной совместимости ЭС

РАСЧЕТЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КОНСТРУКЦИЙ ЭС

Расчеты по обеспечению электромагнитной совместимости ЭС

Электромагнитная совместимость (ЭМС) электронного средства – это его способность функционировать совместно с другими техническими средствами в условиях возможного влияния непреднамеренных помех, не создавая при этом недопустимых помех другим средствам. Требования к разрабатываемому изделию по ЭМС должны быть указаны в ТЗ согласно ГОСТ 28934-91.

Помехи по месту возникновения разделяются на внешние и внутренние.

Внешние помехи могут проникать внутрь ЭС по цепям питания, вместе с полезными сигналами, а также через электромагнитные поля. Нередко само изделие может быть источником помех для других (внешних) устройств. Характерным примером такого источника являются импульсные блоки питания, которые способны создавать в питающей сети и в окружающем пространстве сильные помехи.

Внутренние помехи возникают из-за электромагнитного взаимодействия электрических цепей внутри устройства (излучаемые перекрестные помехи, кондуктивные помехи по цепям питания).

Схемотехнические меры по обеспечению ЭМС (применение схем, малочувствительных к отдельным видам помех, например, дифференциальных усилителей; применение различного рода фильтров и т.п.) в данном пособии не рассматриваются.

К основным конструкторским мерам по обеспечению ЭМС относятся экранирование и рациональное выполнение компоновки и электрического монтажа устройства [10, 11, 12].

Экранирование

Экранирование является средством ослабления электромагнитного поля в пределах ограниченного пространства с помощью конструктивного элемента (экрана), выполненного из проводящего и (или) обладающего высокой магнитной проницаемостью материала, чаще всего металла. Экраны выполняются в виде замкнутого кожуха прямоугольной, цилиндрической или сферической формы (электромагнитные, магнитостатические и некоторые электростатические экраны) либо в виде металлической пластины, размещаемой между источником и приемником помехи (электростатические экраны). Если известны напряженности магнитного H_пи электрического E_пполя, помехи и допустимые по условиям работоспособности узла напряженности поля H_ди Е_д, то требуемая эффективность экранирования определяется выражениями

; дБ. (5.1)

Последовательность расчетов при анализе ЭМС в ВКР:

1) обосновать применение экранирования, сопоставив уровень помех, заданных в ТЗ или создаваемых элементами конструкции блока (трансформаторами, дросселями, сигнальными цепями), с допустимым из условий работоспособности блока уровнем помех. Рассчитать требуемую эффективность экранирования по формуле (5.1);

2) определить характер помехи (электрическая, магнитная, электромагнитная) и выбрать соответствующий тип экрана. Если расстояние до источника помехи превышает l ≥ λ / 2π, где λ – длина волны помехи, применяют электромагнитные экраны замкнутой формы (см. подп.5.1.1.1). В качестве материала экрана используют металлы с высокой проводимостью (латунь, медь, алюминий). Использование для электромагнитных экранов магнитных материалов обычно не целесообразно, так как снижение эффективности экранирования из-за меньшей их проводимости не компенсируется ростом эффективности за счет увеличении магнитной проницаемости. Требуемая эффективность экрана достигается выбором достаточной толщины стенок экрана в соответствии с формулой (5.2). Для экранирования магнитного поля при l < λ / 2π, т.е. на низких частотах (поля рассеяния сетевых трансформаторов, дросселей, сильноточных цепей), необходим экран из материала с высокой магнитной проницаемостью – сплавов железа, пермаллоя, ферритов и т.п. Требуемая эффективность экрана обеспечивается достаточной толщиной стенок экрана (см. подпункт 5.1.1.2). Экранирование электрического поля в ближней зоне (например, внутри высокочастотного модуля) выполняется металлическими экранами незамкнутой (пластина, помещенная между источником и приемником помехи), или замкнутой (кожух) формы. Эффективность экрана в соответствии с (5.6) и (5.7) зависит от размеров, толщины и проводимости материала экрана;

3) проверить эффективность выбранной конструкции экрана по формулам пунктов 5.1.1.1 и 5.1.1.2. Если необходимо, скорректировать конструкцию экрана (выбрать другой материал, размеры, толщину);

4) в соответствии с подпунктом 5.1.1.3 определить необходимость экранирования и/или группирования монтажных проводов и кабелей в разрабатываемой конструкции. В конструкторской документации указываются требования к выполнению экранирования и группирования определенных проводов и кабелей в блоке.

5) для анализа перекрестных помех в линиях связи и помех в цепях питания микросхем выявить участки электрического монтажа на плате, где возникающие помехи и искажения сигналов могут повлиять на работоспособность узла (например, близко расположенные сигнальные проводники и т.д.);

6) по формулам табл. 5.1 рассчитать паразитные параметры линий связи. В соответствии с п. 5.1.2 сравнить их с рассчитанными допустимыми значениями. В случае несоответствия скорректировать конструкцию монтажных соединений (увеличить ширину проводников для уменьшения сопротивления и индуктивности, увеличить зазоры и уменьшить длину рядом расположенных участков для снижения взаимных емкости и индуктивности). При выборе блокировочных конденсаторов, предназначенных для снижения помех в шине питания, учесть рекомендации п. 5.1.3 и [10].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: