草莓视频官网科技解讀家用電器電磁兼容性（xìng）設計

當前，電子信息技術日新月異（yì），數字（zì）化浪潮波濤洶湧，而網絡時代的到來又會給家電產業帶來一個全新的、廣闊的市場（chǎng）。21世（shì）紀（jì）家電產品的概念（niàn）還會擴大和延伸，所以我們對未來我國家（jiā）電（diàn）製造業的發展充滿信心。然而，這一（yī）切都建立在（zài）一個重要基礎之上，即家用電器的電磁兼容性設計（jì）。

 1、家用電器電磁騷（sāo）擾對電（diàn）磁環境的影響

近年來，隨著科學技術的發展，家用（yòng）電器正迅速向節能（néng）化、自動化、智能化、方便化、舒適化的趨勢發展。這樣，隨著家用電器品種越來越多，生產規模不斷擴大；同時，進口（kǒu）產品也充斥市場。另一方麵，隨著微電子控製技術的（de）發展，電子（zǐ）家電產品大量湧現。由此而產生的（de）電磁騷擾在對其（qí）它家（jiā）用電器或電子設備的正常使用和可靠性產生影響和危害的同時（shí），也對人（rén）們的身體健康造成了直接影響。目前，保護（hù）電（diàn）磁環境，防（fáng）止電磁環境汙染（rǎn），已引（yǐn）起世界（jiè）各國及有關組織的普遍關注。特別是歐共體理事會指令《各成員國就有關電磁兼容性的法律達成的共（gòng）識》(89／336／EEC)於1996年1月1日進（jìn）入實質性實施階段後，電子、電氣產品電磁（cí）兼容性指（zhǐ）標合（hé）格與否更成為（wéi）歐共體市場準入或市（shì）場流通的必要條件。隨著我國（guó）電磁兼容認證製度（dù）的建立和（hé）完善，我國電子產品，包（bāo）括家用電器的電磁兼（jiān）容性將會不斷提高，進而逐漸減小電磁環境汙染（rǎn），保護廣（guǎng）大用（yòng）戶的切身（shēn）利益。

按照家用電子（zǐ）對電磁環境產生影響的原因，可將（jiāng）家（jiā）用電器分為以下幾種類型：

(1)由（yóu）帶有換向器的電動機在運轉過程中（zhōng），電刷與換向器接觸形成火花而產生電磁騷擾的家用電器，如吸塵器、電吹風、電動縫紉（rèn）機、食品（pǐn）攪拌器、電動剃（tì）須刀等；電磁騷擾是指（zhǐ）任何可能引起其它（tā）家用電器或電子設備性能降低或對人體健康產生損（sǔn）害作用的電磁現象；

(2)由於頻繁的開關動作而產生電磁騷擾（rǎo）的家用電器，如電飯堡、電熨鬥、電烤（kǎo）箱、電冰箱、洗衣機等（děng）；

(3)啟動時可能引起低壓配電網各項指標下降，導（dǎo）致其它家（jiā）用電器（qì）或電子設（shè）備不能正常運行的家用電器，如空調器啟動時（shí）所需的大電流會使電（diàn）網電（diàn）壓暫時下降，電動機或電（diàn）感性鎮流器等電感性負載（zǎi）啟動時會導致電源功率（lǜ）因數下（xià）降，變頻調速式（shì）空調器中的電力電子器件（jiàn）還會產生（shēng）電（diàn）源諧波（bō）等；

(4)帶有可控矽器件的家用電器，如電子調光燈、電風扇多功能控製器等，會產生高次諧波騷擾；

(5)各種氣體放電燈，如熒光燈等氣體放電時形成的等離子體，會產生電磁騷擾；

(6)帶有微處理器的家用電器，如模糊類家電、帶遙控的家電、全（quán）自動洗（xǐ）衣機（jī）、影碟機、組合音響、家庭影院、熱水器、微波爐等，它們所采用的二電平數字信號會引起電磁騷擾，而且，隨著時（shí）鍾頻率的不斷提高，其騷擾頻（pín）譜可（kě）高達數（shù）百兆赫；

(7)微波爐、電磁灶（zào）、家庭影院功率放大（dà）器等所產生的電磁能（néng）量泄（xiè）漏，不僅會引（yǐn）起電（diàn）磁（cí）騷擾，而且還將對人體健康造成（chéng）危害。

家用電器產（chǎn）生的（de）電磁騷（sāo）擾如果超過國家標準規定的限（xiàn）值，就會造成電磁環境汙染。例如，騷擾收音機、電視機的收聽（tīng）、收看；使計算（suàn）機及其控製的電器發生誤操作或丟失數據；使醫療（liáo）器械如心髒起博器工作失常等；對人體健康的影響包括出現血流加快、局部體溫升高、酶活性降低、蛋白質變性、心率改變、局部組（zǔ）織（zhī）受損等，此外，還會對中樞神經係統、血（xuè）液與免疫（yì）係統（tǒng）、心血管係統、生殖（zhí）係（xì）統等造成（chéng）不（bú）良影響。

 2、家用電器的電磁兼容性

家用電器的電磁兼容性是指家用電器在（zài）其電磁環境中能正常工作，不會造成（chéng）性能降級，而且，不會對該電磁環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。這就是說，在複雜的（de）電磁環境中，每台家用電器（qì）除了本身要能抗（kàng）住外來電磁騷擾，能正常運行以外，還（hái）不能（néng）騷擾其（qí）它家用電器或電子設備的正常運行，不能對人（rén）體健康造成危害。這就是家（jiā）用電器電磁兼容性需要解決的問題。總之（zhī），家用電器一方（fāng）麵應滿足國家標準所規定的抗擾度限值要求，具有麵臨電磁騷擾不降低運（yùn）行性能的能力；另一方麵又具有不產生超過國家標準所規定的電磁騷擾限值的能力。電磁（cí）兼容性是家用電器的重要性能指標之一，也是保證家（jiā）用電器的質量、實現家用電器應（yīng）有功能的重要手段。

3、家用電器電磁兼容性設計

家用電器電磁兼容性設計（jì）的目的就是要使家用電器具有（yǒu）電磁兼容（róng）性。這要從（cóng）分析電磁騷擾源、騷擾耦合途徑（jìng）和敏感電路入手（shǒu），設（shè）計接地、屏蔽、濾波等防護措施，在騷（sāo）擾源處抑製電磁騷擾，切斷對電（diàn）磁騷擾（rǎo）的耦（ǒu）合，增強敏感電路的抗（kàng）擾性等。經驗證明，在家用電（diàn）器功能設（shè）計的（de）初始階段，同時（shí）進行電磁兼容性設計，可以把電磁騷擾和抗擾度等電（diàn）磁兼容（róng）性問（wèn）題解決在（zài）產品定型（xíng）之前；如（rú）果等到產品定型以後（hòu），甚至等到生產（chǎn）階段或到了用戶手裏以後（hòu），發現問題才去解決，非但（dàn）將在技術上帶來很大難度，而且會造成人力（lì）、財力大大（dà）的浪費。所以，盡早解決電磁兼容性（xìng）問（wèn）題是十分必（bì）要的（de）。那種不顧電磁兼容（róng）性，隻（zhī）按常規進行產品設計，然後（hòu）對樣品進（jìn）行電磁兼容性測試（shì），出了問（wèn）題再進行補救的做法，是一種非常冒險的做法，是*不可取的。

3．1家用電器電磁兼容性設計的關鍵是有源器件的選擇（zé）和印刷電路板設計。例如，數字電路是一種（zhǒng）至常見的寬帶騷擾源（yuán），其上升／下降時（shí）間（jiān）越短，騷擾頻譜越寬，高頻（pín）分量可延伸到兆赫以上。因此，在保（bǎo）證電路功（gōng）能的同時，應選用（yòng）較（jiào）低的脈衝重（chóng）複頻率和較慢的上升／下降時間。又如家庭影院的功放管是重要（yào）的（de）電磁騷擾（rǎo）源，除（chú）了選（xuǎn）用功率適（shì）當的器件外，還應從諧波發射和亂真發射等（děng）技術指（zhǐ）標方麵進行篩選。

 另一方（fāng）麵，高速邏輯（jí）電路、高速時（shí）鍾電（diàn）路、微處理器以及視頻電路等（děng），既是（shì）潛在（zài）的電磁騷擾源，卻又很容易被騷擾，如果脈衝（chōng）騷擾的強度超過該電路的噪聲容限，就會產生誤動作。CMOS和HTL器件具有較高的噪聲容限，應優選使用。

當數字電路工作時，將發生高、低電壓之間的（de）轉換，將（jiāng）引起瞬態地電流和（hé）瞬態負載電流從電源（yuán）流入電路或由電路流入地線，使電源線或地線中（zhōng）的電流產生不平衡。由於電源線和地線存在不可忽略的電阻和電感，瞬態（tài）地電流和瞬態負載電流流過電（diàn）源線和地線時，會（huì）引發電源電壓的波動，嚴重時將幹擾其它電路（lù）或器件的工作，是傳導騷（sāo）擾和輻射騷擾的初始（shǐ）源。為此，應盡量減小印刷電路板電源線和地線的電阻和電感。例如，當脈衝電流的變化為30mA，上升／下降時間為3ns，則（zé）騷擾帶寬可達100MHz。對（duì）於長10cm，寬1mm，厚（hòu）0．03mm的印刷電路板導線，其阻抗為72．5Ω，所引起（qǐ）的電源電壓波（bō）動達（dá）2．1v；如果使用多層板中（zhōng）的一（yī）層為電源層，另一層為接地層，阻抗僅為3．72mΩ，電源電壓波動可減小到100μv，對其它電（diàn）路（lù）或器件的工作幾（jǐ）乎不（bú）發生影響。當然，如果在印刷電路板上再安裝去耦電容來提供一個電流源，以被（bèi）補償數字電路工作時所產生的瞬態電（diàn）流，將會取得更好的效果。

為了控製差模輻射（shè），還應將信號線和回線緊靠在（zài）—起，減小信號路徑形（xíng）成的環路麵積。因為信號環路的作用就相當於輻射或接收磁場的環天線。由（yóu）於接地麵存在阻抗而存在地電位，即共模電壓，它能在（zài）外接電纜上激勵共模輻射。為了控製共模輻（fú）射，就應減小共模電壓，合理（lǐ）選擇接地點（diǎn）；也可采（cǎi）用板上濾波器或濾波器連接器濾除共模電（diàn）流；當然，如果使屏蔽電纜的屏蔽層與屏蔽機箱構成完整的屏蔽體，也能達到抑製共模輻（fú）射的效（xiào）果。此外，降低信號頻率和電平也是減小輻（fú）射的重要措（cuò）施。為（wéi）了進一步減小印刷電路板導線的輻射，設計時還應滿足20H準則和2W準則。這裏H是印刷電路板兩層板（bǎn）之間的距離，即元件麵應比接地麵（miàn）縮小20H寬度，避免（miǎn）因邊緣效應引起的輻射；W是印剛電（diàn）路板導線的寬度，即高頻或高速電路導線間距不小於兩倍導線寬度（dù），以減小串（chuàn）擾。導線應短、寬、均勻、直，如遇拐彎，應采用45°角，導線寬度不要突變，不要突然拐角。

應（yīng）當注意，單麵板雖然（rán）製造簡單、裝配（pèi）方便，但隻適用於一般電路要求，不適用於高組（zǔ）裝密度或複雜（zá）電路的場合（hé）；雙麵板適用（yòng）於隻要求中（zhōng）等組裝密度的場合；對於高組裝密度或複雜電（diàn）路，應優（yōu）選多層（céng）板。這時，可將數字電路和模擬電路分別安排在不同層內，電源層和接地層相鄰，騷擾源單獨安排並遠離（lí）敏感電路；高速（sù）、高頻電路應靠近邊緣連接器。完成印刷電路板設計後，應使板上各電路都能正常工作，不存在相互騷擾，能將騷擾發射降至低並且有良好的抗擾性。

3．2地線設計是重要的設計，往往（wǎng）也是（shì）難度大（dà）的一（yī）項設計。家用電器的安全地，要提供對人身和家用電器的可靠安全保證，需做獨立的設計。信號（hào）地線則是信號流回源的低阻抗路徑，類型有懸浮地、單（dān）點接地、多點接地以及混合接（jiē）地，懸浮地容易產生（shēng）靜電積累與靜電放電，很少采（cǎi）用。由於地線不是理想的零阻抗，單元電路應當采用單點（diǎn）接地；多級電（diàn）路接地點應選在低（dī）電平（píng）電路的輸（shū）入端，可減小地電位對電路（lù）的騷擾；小信號高（gāo）增益放大器的屏蔽罩也應單點接地，接（jiē）地點應選在輸出端地線上，可以防止自（zì）激；複雜（zá）家用電器中往往包含多種電子線路和電機、電器等，這時應將地線分（fèn）為信號地線、騷擾源（yuán）地線、屏蔽罩地（dì）線、機殼地線等，分組敷設，後（hòu）集中為一條（tiáo）地線，可以克服各部分地線之間引起的騷擾。

多點接地（dì）一般用（yòng）於高於10MHz的頻率範圍，以便就近接地。但由於兩個不同的接地點之間存在地（dì）電壓，電路多點接地、並且電（diàn）路（lù）間有信號聯係時，將構成地環路騷擾。地電壓將疊加在信號上一（yī）起加到負載（zǎi）端，造成差模幹擾。如果兩電路間的信號（hào）傳（chuán）輸用兩根導線，則地電壓將加（jiā）到兩根導線上，由（yóu）於這（zhè）兩根導線對（duì）地的陰抗不等，地電壓在兩導線上產生的共模電注大小（xiǎo）不等，也將在負（fù）載兩端造成差模（mó）幹擾。為了（le）克服地環路騷擾，應將信號地線和機殼地線分組敷設，先互（hù）相絕緣，後再合一、使地環路阻抗增大，將地電壓（yā）大部分降在該阻抗上，加到導線上的那部分被大大減小。此外（wài），還可以在兩電（diàn）路之間插入隔離（lí）變壓器、共模扼流圈或光電（diàn）耦合器等，切斷地環路，也可以取得良好的效果。

3．3屏蔽技術（shù）可以用來抑製家用電器中的輻射騷擾。輻射騷擾是（shì）以電磁場與（yǔ）電磁波（bō）的形式在空間傳播的，通常可用金屬材料或磁性材料把騷擾源包圍起來，使屏（píng）蔽體內外的“場”相互隔離。可以看到，屏蔽技術還可以用來保護家用電器中（zhōng）的敏感（gǎn）電路，免受外來的輻射騷擾。對於屏蔽作用的評價可以用屏蔽效能來表示，屏蔽效能即未加屏蔽前待測點的場強與加上屏蔽後，待測點的場強之比值。屏蔽效能為屏蔽體反射損耗、吸收損（sǔn）耗和多次反射修正（zhèng）量（liàng）之和（hé）。

對於高（gāo）電壓、小電流（liú）的騷擾源，應采用近場電場屏蔽，即采（cǎi）用高導電率（lǜ）金屬屏蔽體並接地；

對於（yú）低電壓、大電流的騷擾源，應（yīng）采用近場磁（cí）場屏蔽，但不同頻率時（shí）應采（cǎi）用不同的措施。直流或低頻時，可用鐵、矽鋼片、坡莫合金、合金等高導磁率材料製成屏蔽體，可（kě）以不接地（dì）。磁導率越高，屏蔽效能（néng）越高，增加厚度也會增加屏（píng）蔽效能（néng），但很不經濟，可以改用多層屏蔽。頻率較高時，由於磁導率下降和磁損增加而不再適用，應采用高導電率金（jīn）屬材料，如銅、鋁等。這時，如果（guǒ）屏蔽體接地良好，還可（kě）以同時屏蔽高頻電場。

敏感電路距離（lí）騷擾源較遠時，采用（yòng）遠場電磁（cí）屏（píng）蔽，即用高導電金屬材料製成屏蔽體。家用電器屏蔽機箱或（huò）屏蔽盒的材料一般可采用銅（tóng）板、鋼板、鋁板、鍍鋅鐵板等，厚度約為0．2—0．8毫米。由於高頻電流具有集（jí）膚（fū）效應，在工（gōng）程塑料機箱上噴塗一層導電漆，就能起到良好的（de）屏蔽作用。但實際機箱總有各種大小的孔、縫和開口，都可能造成騷擾的耦合。為此，可采用（yòng）導電襯墊、金屬絲網、截止波導管、截止波導通風板、導電玻璃視窗等，改善屏蔽效能。

3．4濾波（bō）技術可以用來抑製家用電器中（zhōng）傳導騷（sāo）擾的傳輸，而使需要的（de）頻率分量（liàng）順（shùn）利通（tōng）過。所使用的濾波器的重要特性用頻率特性，即插入損（sǔn）耗隨頻率的變化來（lái）表征。插入（rù）損耗定義為信號源（yuán）不接濾波器、直（zhí）接加在負載上的電壓，與信號源通過濾波器後加在負載上的電壓（yā）的比值。能（néng）無衰減地通過濾波器的頻率範圍稱（chēng）為通帶，而受到很大衰減的頻率範（fàn）圍（wéi）稱為阻帶。抑製傳導騷擾（rǎo）的濾波器（qì）有反射式濾波器和吸收式濾波器等。

反射式濾波器是由電感、電容等元（yuán）件組成的低通濾波器，在阻帶內能提供高的串聯阻抗和低的並聯阻抗，並與騷擾源的阻抗嚴重不匹配，能將高頻騷（sāo）擾（rǎo）反射回騷擾源而被濾除，有用的低（dī）頻分量則很小的衰減通過。常用於電源線濾波器和信號線濾波器。

吸收式濾波器是由有耗器件構成的，在（zài）阻帶內，有耗器件將傳導（dǎo）騷擾的能量吸收後轉化為熱損耗，而起濾波作用。鐵氧（yǎng）體材料就是一種廣泛應用的有耗器件，可（kě）用來（lái）構成低通濾波器。當導線中的低頻電（diàn）流穿過鐵氧體時（shí）幾乎沒有損耗，但高頻電流卻會受（shòu）到很大損耗。

這因為鐵氧體材（cái）料可以等效（xiào）為電阻值（zhí）和電感量都隨頻率變化電阻和電感的串聯（lián）。在低頻段，電感起（qǐ）主要作用，在高頻段，電阻起主要作用，並隨頻率升高而增（zēng）加，電感卻隨頻率升高反而減小，因此對高頻分量起到較（jiào）大衰減作用，而（ér）對直流或低頻分量幾乎沒有衰（shuāi）減。根據不同的使用場合，鐵氧體可以做成多種形（xíng）式，例如（rú）可以直接焊（hàn）在印刷電路（lù）板上的電阻元件形式，可以串在低速信號線上的磁珠，可以套在元、器件引腳或導線上的磁環，可以套（tào）在電纜上（shàng）的柱形（xíng）磁環和矩（jǔ）形磁環等。

3．5必須綜合（hé）使用接地、屏蔽、濾波等（děng）防護措施。單獨使用任何（hé）一種（zhǒng）防護措（cuò）施（shī），都不會達到（dào）理想的抑製效（xiào）果，需要掌（zhǎng）握綜合使用的技（jì）巧。

前麵提（tí）到（dào），近場電場（chǎng）屏蔽的必（bì）要條件是（shì）采用高導電率金屬屏蔽體並接地；接（jiē）地良好的屏蔽體還可以實現遠場電磁屏蔽。屏蔽電纜屏蔽層的屏蔽效能主要不是因反射和吸收而得到的（de），卻是由屏蔽層接地後才得到的。這因為屏（píng）蔽層接地後，才能將外來騷擾短路至地，避免了因與（yǔ）芯線之間存在耦合，而將騷擾耦合至芯線；同理，芯線的騷（sāo）擾耦（ǒu）合至屏蔽層後，也被短路至地，避免了芯線的騷擾通過屏蔽層向外輻射。可見屏蔽與接地是不（bú）可分的。

電磁騷擾入侵屏蔽體的主要（yào）途徑是（shì）輸入輸出接口和電源線輸入口。因為屏蔽體（tǐ）內部（bù）的電磁騷擾可以耦合到進、出屏蔽體的導線和電纜（lǎn）上，傳導到屏蔽體外，造（zào）成輻射騷擾。同（tóng）樣，外來的電磁騷擾也（yě）會通過電磁耦合，由這些導線和電纜傳導進入屏蔽體。為了阻止騷擾電流的流進或流出，一種簡（jiǎn）單可行的辦（bàn）法，就是在輸入輸出接口和電源線輸入口分別安裝濾波（bō）器連接器和饋通濾波器。此外，前麵提（tí）到（dào）的在開口處安裝的截（jié）止波導管、截止波導通風板、導電玻璃視窗等，實質上都是高（gāo）通濾波器。可（kě）見屏蔽（bì）與濾波也是不可分的。

除了特（tè）別說明允許（xǔ）不（bú）接地的（de）濾波器在使用（yòng）時可以不接地以外，各類濾波器都必須（xū）接地。因為濾波器（qì）中的共模旁路電容隻有在接地時才能（néng）起濾波作用。特別是型濾波器，接地不良時（shí），相當於電容和電感並聯，*失去了濾波的作用。此外，安裝濾波器時，還應借助於（yú）屏蔽，把輸入端和輸出端隔離開來，以免發生耦合。所以濾波和（hé）接地、屏蔽都有密切關係。

為了減（jiǎn）小地環路騷擾，需要將信號地線（xiàn）與機殼地線先絕（jué）緣再集中，因此，信（xìn）號地線穿過機殼時必須安裝（zhuāng）饋通濾波器。而高層建築上（shàng）的家用電器需要安裝接至（zhì）大地（dì）的（de）地線時，為了避免因地線過長而耦合電磁騷擾，還必（bì）須在地線外加裝屏（píng）蔽套筒，可見，接地和濾波、屏（píng）蔽也是不可分的，必須綜合利用。

 4、家用電器電磁騷（sāo）擾抑製舉例

針對前麵提到的，安裝了帶有換向器的電動機的家用（yòng）電器，可以采用圖1所示的（de）濾波器，圖(a)中的三個電容器均采用陶（táo）瓷（cí）電（diàn）容器，要（yào）求（qiú）電容器的引腳短（duǎn），並緊貼（tiē）著電動機安裝，C2、C3的公（gōng）共端與電動機殼體可靠連接，接地阻（zǔ）抗要小；圖(b)中C2、C3采用穿心電容；需要（yào）進一步濾波時，可以在電源線上加扼流圈，如圖（tú）(c)所示。

對於因頻繁開關動作而（ér）產（chǎn）生騷擾的家用電器，可（kě）在開關或繼電器觸點上並聯濾波器，如圖2所示。

對於采用了（le）啟動（dòng）時可能（néng）引起衝（chōng）擊電流而斷開時會產生浪湧電壓和瞬變噪聲的感（gǎn）性負載（zǎi）家用電器，則可以在家用電器電源（yuán）線輸入端並聯放電通路，這樣，在斷開電源時，給感性負載上存儲的能量提供一條釋放的通路，例如並聯壓（yā）敏電阻通路或RC網絡等。

這對啟動時（shí）負載中的電流突（tū）變所引起（qǐ）的瞬變電壓也能起到抑（yì）製（zhì）作（zuò）用。

對於帶有可控矽的家用電器，為了抑製高頻諧波騷擾，可以在可控（kòng）矽支路套上鐵氧體磁珠（zhū），或在可控矽的（de）兩極間並聯RC吸收支路，也可（kě）在可控矽與（yǔ）負載（zǎi）之間插入低通濾波（bō）器。如果將可控矽電路用屏蔽合屏蔽起來。也能得到較好的效果。

對於各種氣體放電燈或帶有放電管（guǎn）的家用電器，為了避免放電時產生的騷擾（rǎo）進入（rù）電網，可在其電源線上安裝濾波（bō）器，如圖3所示。

對於帶有微處理器的家用（yòng）電器，則應安裝（zhuāng）高質量電源（yuán）線濾波器和輸入輸出（chū）端口濾波器，並（bìng）良好接地。必要時還（hái）需進行屏蔽。

對於可能發生電磁能（néng）量泄漏的（de）家用電器，則主要應采用屏蔽措施，並（bìng）對孔、縫、開口進行密（mì）封式屏蔽。

  5．結束語

家用電器（qì）的電磁兼容性（xìng）設計，表麵上看好像很複雜，不知從（cóng）何處下手。但如果能抓住以（yǐ）上幾個問題，任何複雜的家用電器都是可以迎刃而解的。希望企業界重視電磁兼容性設計，要有超前意識，要合（hé）得投入。隻要盡早進行電磁兼容性設計，成本不會增加太多。麵對電磁環境日益惡化、電磁（cí）兼容設計與認證對國內、貿易的影響，我們（men）應該有緊迫感和強烈的責任感。