隔离方法在EMC设计中的应用及注意事项
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balala
- LV4工程师
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| 2013-11-29 15:29:55
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接地、屏蔽、滤波、瞬态抑制、隔离等是电磁兼容设计中常见的措施或方法，其中隔离方法在提高电气电子设备的安全与电磁兼容性能发挥着重要的作用。本文介绍了继电器、磁电、光电、浮地、共模扼流圈等几种隔离方法，以及其在电磁兼容应用中需要注意的问题。
1 引言
电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，电磁兼容包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。
抑制骚扰源、切断电磁干扰传播途径、提高敏感电路的抗干扰性能，是电气电子设备电磁兼容设计三个方面，缺一不可。
接地、屏蔽、滤波、瞬态抑制、隔离等是电磁兼容设计中常见的措施或方法，其中隔离方法在提高电气电子设备的安全与电磁兼容性能发挥着重要的作用。
电磁干扰一般分为共模干扰与差模干扰，共模干扰指两根信号线与大地之间的电磁干扰，其共模电流在两根导线上具有幅度和方向者相同的特点，而差模电流干扰指在两根导线上幅度相同但方向相反的干扰电流。
理论与实践证明，电气电子产品电磁兼容问题的主要是共模干扰，或者是共模干扰通过不平衡线缆传输转化为差模电流引起的，因此，在电气电子产品的开发与应用中，通常会在其I/O端口、电源端口或内部电路信号传输过程中采用磁电、扼流圈、光电、继电器、浮地等隔离方法或措施，将共模电磁骚扰的传播路径切断或改变其流向，避免其流向电磁骚扰敏感器件或部位。
本文将重点描述磁电、光电、继电器、扼流圈、浮地等隔离方法在电气电子产品电磁兼容设计上的应用。
2 磁电隔离
在AC/DC开关电源、DC/DC电源模块、以太网、传感器信号调理电路中，为了提高电气电子设备的抗干扰、可靠性、安全性等，磁电隔离技术得到了广泛的应用。
2.1磁电隔离实质
磁电隔离实质上是利用变压器实现磁电隔离的基本原理：变压器主要由绕在共同铁心上的两个或多个绕组组成。当在一个绕组上加上交变电压时，由于电磁感应而在其它绕组上感生交变电压。因此变压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的，在电路上是互相隔离的。这样可以使用变压器切断设备与外部接口（含电源）之间的共模电磁干扰传播路途，让一定频率的差模信号可以通过。
2.2磁电隔离使用注意事项
对于电气电子设备的电磁兼容来，变压器隔离可以切断变压器两端的共模电流，但是由于普通变压器作为一般电源变压器用，将某一等级的电压和电流转变成另一等级的电压和电流，没有采用任何特殊措施，其绕组间的寄生电容较大（未加屏蔽层为nF级），使得进入变压器原边的高频干扰容易通过寄生电容耦合到的副边，骚扰副边电路的正常运行。
接地、屏蔽、滤波、瞬态抑制、隔离等是电磁兼容设计中常见的措施或方法，其中隔离方法在提高电气电子设备的安全与电磁兼容性能发挥着重要的作用。本文介绍了继电器、磁电、光电、浮地、共模扼流圈等几种隔离方法，以及其在电磁兼容应用中需要注意的问题。
1 引言
电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，电磁兼容包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。
抑制骚扰源、切断电磁干扰传播途径、提高敏感电路的抗干扰性能，是电气电子设备电磁兼容设计三个方面，缺一不可。
接地、屏蔽、滤波、瞬态抑制、隔离等是电磁兼容设计中常见的措施或方法，其中隔离方法在提高电气电子设备的安全与电磁兼容性能发挥着重要的作用。
电磁干扰一般分为共模干扰与差模干扰，共模干扰指两根信号线与大地之间的电磁干扰，其共模电流在两根导线上具有幅度和方向者相同的特点，而差模电流干扰指在两根导线上幅度相同但方向相反的干扰电流。
理论与实践证明，电气电子产品电磁兼容问题的主要是共模干扰，或者是共模干扰通过不平衡线缆传输转化为差模电流引起的，因此，在电气电子产品的开发与应用中，通常会在其I/O端口、电源端口或内部电路信号传输过程中采用磁电、扼流圈、光电、继电器、浮地等隔离方法或措施，将共模电磁骚扰的传播路径切断或改变其流向，避免其流向电磁骚扰敏感器件或部位。
本文将重点描述磁电、光电、继电器、扼流圈、浮地等隔离方法在电气电子产品电磁兼容设计上的应用。
2 磁电隔离
在AC/DC开关电源、DC/DC电源模块、以太网、传感器信号调理电路中，为了提高电气电子设备的抗干扰、可靠性、安全性等，磁电隔离技术得到了广泛的应用。
2.1磁电隔离实质
磁电隔离实质上是利用变压器实现磁电隔离的基本原理：变压器主要由绕在共同铁心上的两个或多个绕组组成。当在一个绕组上加上交变电压时，由于电磁感应而在其它绕组上感生交变电压。因此变压器的几个绕组之间是通过交变磁场互相联系的，在电路上是互相隔离的。这样可以使用变压器切断设备与外部接口（含电源）之间的共模电磁干扰传播路途，让一定频率的差模信号可以通过。
2.2磁电隔离使用注意事项
对于电气电子设备的电磁兼容来，变压器隔离可以切断变压器两端的共模电流，但是由于普通变压器作为一般电源变压器用，将某一等级的电压和电流转变成另一等级的电压和电流，没有采用任何特殊措施，其绕组间的寄生电容较大（未加屏蔽层为nF级），使得进入变压器原边的高频干扰容易通过寄生电容耦合到的副边，骚扰副边电路的正常运行。
楼主辛苦，帮顶了！！
在铁路、电力、车载、工业现场的应用中，接地线一般也是电磁骚扰的主要来源，因此，电气电子设备一般采用防雷地、机壳地与接地线相连，而电路板的参考地通过阻容方式与机壳隔离，即浮地。
浮地可使功率地（强电地）和信号地（弱电地）之间的隔离电阻很大，所以能阻止共地阻抗电路性耦合产生的电磁干扰。
浮地优点是该电路不受大地电性能的影响。其缺点是该电路易受寄生电容的影响，而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的干扰。
6.1浮地技术的应用
6.1.1零线与直流地分开
一般交流电源的零线在供电端（变压器）是接地的，但由于存在接地电阻和其上流过的电流，导致电源的零线电位并非为大地的零电位。
此外，交流电源的零线上往往存在很多干扰，如果交流电源地与直流电源地不分开，将对直流电源和后续的直流电路正常工作产生影响。
因此，在电气电子设备中，一般会采用AC/DC隔离开关电源，把交流电源地（零线L）与直流电源地（GND）分开的浮地方法，隔离来自交流电源地线的干扰。
6.1.2放大器浮地技术
对于放大器而言，特别是微小输入信号和高增益的放大器，在输入端的任何微小的干扰信号都可能导致工作异常。因此，采用放大器的浮地技术，可以阻断干扰信号的进入，提高放大器的电磁兼容能力。
6.2浮地技术的注意事项
（1）尽量提高浮地系统的对地绝缘电阻，从而有利于降低进入浮地系统之中的共模干扰电流。
（2）浮地系统对地存在的寄生电容，高频干扰信号可能通过该寄生电容耦合到浮地系统之中，因此，浮地技术必须与屏蔽、隔离等电磁兼容性技术相互结合应用，才能收到良好的隔离的效果。
（3）在浮地系统中，应当注意电路板的静电累积和电压反击对设备和人身的危害，因此，一般需要将电路板通过10MΩ电阻与机壳相连。
7 结论
本文介绍了继电器、磁电、光电、浮地、共模扼流圈等几种隔离方法的原理，以及其在电磁兼容应用中需要注意的问题。为确保设备可靠运行，在电气电子设备中，一般需要将干扰源部分和敏感部分隔离开。