Transcript (电磁干扰及屏蔽)ppt

电磁干扰
在电子产品的外部和内部存在着各种电磁干扰，干扰会
影响或破坏产品的正常工作。
外部干扰是指除电子产品所要接收的信号以外的外部电
磁波对产品的影响。其中有些是自然产生的，如宇宙干扰、
地球大气的放电干扰等。有些是人为的，如电焊机、电吹风
所产生干扰等。
内部干扰是由于产品内部存在着寄生耦合。寄生耦合有
电容耦合、电感耦合，这不是人为设计的。
为了保证电子产品正常地工作，就需要防止来自产品外
部和内部的各种电磁干扰。
电场的屏蔽
电场的屏蔽是为了抑制寄生电容耦合（电场耦合），隔
离静电或电场干扰。
寄生电容耦合：由于产品内的各种元件和导线都具有
一定电位，高电位导线相对的低电位导线有电场存在，也
即两导线之间形成了寄生电容耦合。
通常把造成影响的高电位叫感应源，而被影响的低电
位叫受感器。实际上凡是能幅射电磁能量并影响其它电路
工作的都称为感应源(或干扰源)，而受到外界电磁干扰的电
路都称为受感器。
电场屏蔽的最简单的方法，就是在感应源与受感器之
间加一块接地良好的金属板，就可以把感应源与受感器之
间的寄生电容短接到地，达到屏蔽的目的。
磁场的屏蔽
磁场的屏蔽主要是为了抑制寄生电感耦合（也叫磁耦
合）。
磁场屏蔽随着工作频率不同所采用的磁屏蔽材料和磁
屏蔽原理也不同。
1.恒定磁场和低频磁场的屏蔽
对于恒定磁场和低频（低于100kHZ ）磁场采用导磁率
高的铁磁性材料做屏蔽物。其原理是利用铁磁材料的高导
磁率对干扰磁场进行分路。
磁场有磁力线，磁力线通过的主要路径为磁路，
与电路具有电阻一样，磁路也有的 磁阻Rc。
式中
μ——相对导磁系数(相对导磁率)；
S——磁路横截面积；
lc——磁路长度。
将铁磁材料置于磁场中时，由于铁磁材料的μ
比空气的 μ高得多，因此，铁磁材料的磁阻Rc比
空气的磁阻Rc小得多，磁通将主要通过铁磁材料，
而通过空气的磁通将大为减小，从而起到磁场屏蔽
作用。
高频磁场的屏蔽
在一个均匀的高频磁场中，放置一金属圆环，那么，
在此金属环中将产生感应涡流，此涡流将产生一个反抗外
磁场变化的磁场。此磁场的磁力线在金属圆环内与外磁场
磁力线方向相反，在圆环外方向相同。结果使得金属圆环
内部的总磁力线减少，即总磁场削弱，而圆环外部的总磁
力线增加，即总磁场加强。从而发生了外磁场从金属圆环
内部被排斥到金属圆环外面去的现象。
如果在外磁场中放置一块金属板，金属板可以
看成是由若干个彼此短路的圆环所组成。那么，由
于涡流排斥外磁场的作用，反抗外磁场通过金属板
将外磁场排斥到金属板外面。故金属板就成为阻止
外磁场通过的屏蔽物。这种屏蔽方式称为屏蔽物对
磁场排斥。
电磁场的屏蔽
除了静电场和恒定磁场外，电场和磁场总
是同时出现的。
从上面电场屏蔽和高频磁场屏蔽的讨论
中可以看出，只要将高频磁场的屏蔽物良好
地接地，就能同时达到电场屏蔽的要求，即
达到电场和磁场同时屏蔽的目的。
2. 4. 4 屏蔽的结构形式与安装
(1)线圈屏蔽罩的结构
线圈屏蔽罩的结构既要满足屏蔽要求，又要尽量减小对
线圈参数的影响，并且还应在允许的体积范围之内。
为了使屏蔽线圈的品质因数下降不超过10%，电感量减
小不超过15-20%，圆形屏蔽罩的直径和高度应足够大。
在同样的空间位置上安装方形屏蔽罩的效果比圆形的
为好。
屏蔽罩上缝隙、切口的方向，必须注意不切断涡流的
方向，最好是避免有缝隙和切口 。
（2）线圈及其屏蔽罩的安装
线圈应垂直地安装于底座上。此时，线圈的磁通与底
座的交链最小，在底座中感应的电流也小，底座对线圈的
参数L、Q和分布电容影响也小。此外垂直安装也比较方便。
线圈平行于底座的安装是不正确的。不仅没有垂直安
装的优点，而且由于线圈与底座平行安装，屏蔽罩与底座
的接缝就垂直于涡流的方向，因此若接触不好而切断涡流
或者使涡流减小，则会严重影响屏蔽效果。
低频变压器的屏蔽
⑴变压器的屏蔽结构。因为铁芯起着集中磁通的作用，
所以变压器的铁芯本身就是一个磁屏蔽物。
若要进一步减小漏磁通的影响，则应采取屏蔽措施。
①简易的屏蔽结构。简易的屏蔽结构有两种：一是在
铁芯侧面包铁皮；一是在线包外面包一圈短路圈。
②单层屏蔽罩。在变压器外面加一个屏蔽罩可
进一步提高屏蔽效果。屏蔽罩的材料应用铁磁材料，
屏蔽罩和铁芯之间和距离，一般留有2～3毫米。
③多层屏蔽罩。如果对屏蔽的要求很高或屏蔽
的频率范围很宽，则应采用多层屏蔽。当多层屏蔽
物的总厚度与单层屏蔽物的总厚度相同时，多层屏
幕的效果比单层好得多。
（2）电源变压器。
电子产品常用交流市电供电，由于电源变压器
的初、次级绕组之间存在着寄生电容，因此其它产
品在供电电网中产生高频感应电压，就会通过此寄
生电容而带进本产品中来产生干扰。为了抑制寄生
耦合，往往在初、次级绕组之间垫上一层接地的铜
箔作静电屏蔽。但是，此铜箔不应阻碍磁场耦合。
因此，铜箔本身不能短路。
(3)变压器的安装。
①变压器远离放大器，
②电源变压器的线圈轴线应与底座垂直放置。
③在安装变压器时，不要让硅钢片紧贴底座，应该用非导
磁材料将变压器铁芯与底座隔开，以减少铁芯内的磁力线
伸展 到底座中去与电路交链后产生交流声。
④多个变压器或线圈安装位置较近时，应该使它们的线圈
轴线相互垂直。
⑤有条件时，电源部分最好单独装在一块底板上。
⑥电源滤波电容器的接地端与电源变压器的接地点最好用
导线连在一起，以免滤波器只的交流电经过底座耦合到其
它电路。
3.电路的屏蔽
(1)电路单元的屏蔽
电子产品的正常功能受到破坏的原因，不仅是由于信号在电气装置
连线上产生失真，或在电气安装连线上出现交叉干扰，而且还来源于设
备内不同单元之间的相互干扰。
(2)屏蔽的结构形式与安装
①屏蔽隔板。
②共盖屏蔽结构。
屏蔽隔板结构
共盖屏蔽结构
③单独屏蔽。单独屏蔽,就是将要屏蔽的电路和元
件、部件装在独立的屏蔽盒中，使之成为一个独立
部件。
④双层屏蔽。当干扰电场很强时，用单层屏蔽不能
满足要求，而必须采用双层屏蔽，即在一个屏蔽盒
外面再正确地加一个屏蔽盒。