5.1.2  暂态过程

    暂态过程是由于电路机械触点的分合，负载的通断和电路的快速切换等导致电路电压或电流发生快速变化，而成为电磁干扰源。

    暂态过程的电磁兼容设计方法为

    1）电路机械触点的熄火花电路

    电路机械触点的熄火花电路由电阻（R）和电容（C）串联组成。其原理是用电容转换触点分断时负载电感（L）上的能量，从而避免在触点上产生过电压和电弧造成的电磁干扰，最终由电阻吸收这部分能量。

    电路参数计算如下：

    R>2（L/C）1/2    （Ω）    （1）

    C1=4L/R2          （μF）   （2）

    C2=（Im/300）2L  （μF）   （3）

式中：R为电阻（Ω）；

      L为负载电感（μH）；

      Im为负载电感中的最大电流（A）；

      C取C1、C2中大者。

    2）电感负载的续流电路和吸收电路

    直流电路电感负载的续流电路是用二极管反并联在电感负载上。当切断电感负载时，其上的电流经二极管续流，不会产生过电压而危及电路上的其它器件。

    参数选择如下：

    IF>2IN     (4)

    VRRM>2VN   (5)

式中：IF为二极管正向平均电流；

      VRRM为二极管反向重复峰值电压；

      IN为电感负载的额定电流；

      VN为电感负载的额定电压。

    如果用压敏电阻代替二极管，其效果会更好。因为压敏电阻吸收能量更快，从而减小了动作响应时间。另外，压敏电阻还可应用在交流电路电感负载的场合。应用压敏电阻时应当注意以下几点：

    ——压敏电阻的标称电压；

    ——压敏电阻的压比；

    ——压敏电阻的吸收能量能力；

    ——压敏电阻的前沿响应时间；

    ——压敏电阻应当尽量紧靠电感使用。

    3）电容负载的限流电路

    电容负载的限流电路由电阻（R）和开关并联组成。其原理是用电阻限制电容负载开始投入时的短路电流，从而避免短路电流造成的电磁干扰。经过时间（t）将开关闭合，切除限流电阻。

    参数选择如下：

    R>2VN/IN     （6）

    t>3RC       （7）

式中：IN为负载的额定电流；

      VN为电源的额定电压；

      C为负载的电容。

    4）电路快速切换的电磁兼容措施

    电路快速切换（包括晶闸管换流、直流斩波、二极管关断时的电荷存储效应等）将导致电压或电流的快速变化，而成为电磁干扰源。

    对此可采用如下电磁兼容措施

    ——串联缓冲电感，以降低电流变化率；

    ——并联缓冲电容，以降低电压变化率；

    ——用电感电容谐振电路代替直流斩波，以降低电流变化率或电压变化率。

5.1.3  电磁辐射

    电磁辐射包括电子设备内部和外部两种电磁辐射源。其实任一电流的周围都存在磁场，而变化的磁场会产生变化的电场，这种电磁场就是电磁干扰源。

    电子设备中主要的电磁辐射源是大电流、高电压的强功率电路和器件，电压或电流快速变化的电路和器件以及高频电路和器件。

    对电磁辐射的电磁兼容设计是，采用电磁屏蔽的方法，即用屏蔽材料将电磁辐射源封闭起来，使其外部电磁场强低于允许值。

    电磁屏蔽的技术原理主要有两种：

    一是反射，由于空气和金属屏蔽的电磁阻抗不同，使入射电磁电波产生反射作用。磁场中的反射损耗R(dB)，对磁场源而言

    R=20log10{[0.012(μr/fσr)1/2/D]＋5.364D(fσr/μr)1/2＋0.354}  （8）

式中：μr为相对磁导率；

           σr为相对电导率；

     f为电磁波频率（Hz）；

     D为辐射源到屏蔽体的距离（m）。

对电场源而言

      R=322＋10log10(σr/μrf3D2)  （9）

    二是吸收，进入金属屏蔽内的电磁波在金属屏蔽内传播时，由于衰减而产生吸收作用。吸收损耗A(dB)为

        A=0.131d(μrfσr)1/2    （10）

式中：d为屏蔽材料厚度（mm）。

    1）磁场屏蔽一般采用磁导率高的材料作屏蔽体，它给低频磁通提供一个闭合回路，并使其限制在屏蔽体内。屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。当然屏蔽的设计要与设备的重量相协调。在杂散耦合可能引起有害作用的电路中，应选用带有屏蔽的电感器和继电器，并将屏蔽有效地接地。

    2）电场屏蔽一般采用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地，使电力线在此终止，因而电场不会泄漏到屏蔽体外部。电场屏蔽以反射为主，因此屏蔽体的厚度不必过大，而以结构强度为主要考虑因素。

    3）电磁场屏蔽一般采用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。屏蔽体的厚度不必过大，而以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。

    应当特别注意电磁屏蔽的完整性，特别是电磁场屏蔽，因为它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场干扰的。如果屏蔽体不完整，则涡流的效果降低，导致电磁场泄漏，屏蔽的效果将大打折扣。

5.1.4  雷电

    雷电是带电云对地或带电云之间的放电现象。带电云对地放电为直接雷击，而非直接雷击时设备所受到的干扰为感应雷击。由于雷电具有非常大的能量和非常短的持续时间，因此雷电是非常强的干扰源。

    雷电的电磁兼容的设计方法是

    1）对直接雷击采用的设计方法采用接闪器、避雷引线和避雷接地组成的避雷系统。将直接雷击的能量引入大地，以保护电子设备。

    2）对感应雷击采用的设计方法采用气体避雷管、压敏电阻、电压瞬变吸收二极管或固体放电管。利用其非线性特性，对感应雷击的高电压尖峰削波和能量吸收，以保护电子设备。

5.1.5  静电

    当不同介质的材料相互摩擦时，会发生电荷转移而产生静电。当然静电也可能以其它的方式产生，比如受到其它带电体的感应。静电场强的高低取决于材料所携带的电荷量多少和对地电容的大小。当这种材料对电子设备的场强超过绝缘介质的击穿强度时，会发生电晕放电或火花放电，形成静电干扰，可能导致电子设备损坏。

    防静电的电磁兼容的设计方法是

    ——防止静电的产生，例如阻止静电荷的积累、泄放积累的静电荷，采用防静电地板和静电消除器等等。

    ——采用静电屏蔽和接地措施，将静电产生的电荷引走。

    ——采用耐静电电压值高的器件。

    ——采用静电保护措施，例如增加串联电阻以降低静电放电电流，增加并联元件以把静电放电电流引走，对静电作用下易损器件的操作防护和软件的静电防护等等。