電磁分析優化

電磁兼容性(EMC)是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個方面的要求:一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。
電源方面
  • 三相入力電源在NFB(無熔絲斷路器)與變壓器間裝噪聲濾波器(Noise Filter),此濾波器的輸入線愈短愈好。
  • 電源及大電流導線緊貼電氣箱之底部,并沿著邊角布線。
  • 開關式電源供應器加裝隔離罩以防輻射性發射干擾,濾波器選用器選用π型或T 型可抑制寬波段噪聲,陶鐵磁體(Ferrite)材質可抑制射頻噪聲。
  • 電源線兩端考慮采隔離接地,以免接地回路(Ground Loop)形成共同阻抗耦合(Common Impedance Coupling)將噪聲耦合至信號線。
  • 電源線與信號線盡量采用隔離或分開配線。
  • 電源變壓器應加隔離(Shielding),外殼須接地良好。
  • 單相AC 控制線建議采用絞線。
  • 直流導線建議使用絞線來配線。
  • 避免將電源與信號線接至同一接頭。
信號線方面
  • 信號輸入線與輸出線應避免排在一起造成干擾。
  • 應將CABLE剩余不用之線單端接地,以避免形成感應回路。
  • 接近電源線附近的信號線考慮采用捻合(Twist)。
  • 不同類別的信號線避免混雜接在一個連接頭上,宜按類別分類并加地線隔離。
  • 輸入信號線與輸出線盡量避免同在一個接頭上,如不能避免時應將輸入與輸出信號錯開。
  • 敏感性較高之低準位信號線,除采用絞線外可加隔離遮蔽。


模擬信號方面
  • 高頻的類比信號及脈波信號線建議采用隔離線。
  • 高頻類比信號線采用同軸式隔離線,低頻之類比信號線采用絞線,必要時可外加隔離遮蔽,絕不可使用同軸隔離線。
  • 連接頭安裝位置須清潔處理,接頭及金屬面的接觸電阻須小于2.5m歐姆。
  • 類比電路干擾以波形失真為主,抑制方法主要在濾波器選用的特性,例如;帶寬、頻率響應值。
  • 類比信號線與數位排線必須相互垂直。
數字信號
  • 避免使用未隔離遮蔽的導線來傳送數位信號,宜使用多股絞線外加隔離線。
  • 數位電路干擾以外在磁場干擾為主,應加隔離措施。
  • 數位電路易受高能電場干擾,須使用隔離線隔離,以能防止1∼10MHz頻段之高能電場200V/m 干擾為最佳隔離選擇。
  • 數位電路以抑制鄰近電路脈波與尖波(Spikes)干擾為主。
  • 數位電路傳送避免使用過長且未加隔離之導線。
電路設計方面
  • 具干擾性的回路,如時脈、驅動器、交換式電源的ON和OFF、振蕩器式控制信號,應加隔離遮蔽。
  • 各型PCB電路設計盡可能選用低噪聲零組件,且須考慮噪聲變化與環境溫度變化之關系。
  • 陶鐵磁體鐵芯(Ferrite core)適用于高頻濾波,但須注意經由此線圈負載功率損耗。
  • 穩壓器須考慮抑制線路間共通阻抗耦合(Common Impedance Coupling)EMI問題。
  • 振蕩器本身輸出越小越好,如須要較大輸出,宜由放大器放大。
  • 功率放大應予隔離以防止輻射性發射。
  • 電解質電容器適于清除高漣波(High Ripple)及暫態電壓(Transient Voltage)變化。
  • 動力線的干擾有低壓(或瞬間斷電)超壓及突波,這些干擾通常來自于電力開關的動作、重負載的開與關之瞬間、功率半導體動作、保險絲燒斷時、雷電感應…等。
  • 須考慮下述項目來抑制:
    1. 使用電源濾波器。
    2. 適當的電力分配。
    3. 受干擾的裝置改用另一電路。
    4. 將電子零件及濾波器適當的包裝。
    5. 使用隔離變壓器。
    6. 裝置壓敏電阻。
  • 交流電磁接觸器線圈、電磁閥,皆須聯結火花消除器。
  • 電磁開關之熱電驛輸出側須聯結三相火花消除器。
  • 直流繼電器線圈聯結二極管,以供反相電壓保護。
  • 火花消除器距離負載側愈近愈好。
  • 把突波吸收器裝于電路開關和噪聲濾波器之間,線與線間,線與接地之間,將能有效吸收突波。