EMI专业讲义.docx
- 文档编号:30832246
- 上传时间:2024-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:152.27KB
EMI专业讲义.docx
《EMI专业讲义.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《EMI专业讲义.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
EMI专业讲义
上海承哲光电科技
EMI專業講義
讲师:
林政乾协理
公元二00四年
EMI
何謂EMI
所有電器和電子設備工作時都會有間歇或連續性電壓電流變化,有時變化速率還相當快,這樣會導致在不同頻率內或一人頻帶間産生電磁能量,而相慶的電路則會將這種能量發射到周圍的環境中。
EMI有兩條途徑離開或進入一個電路:
輻射和傳導。
信號輻射是通過外殼的縫,槽,開孔或其他缺口泄漏出去;而信號傳導則通過偶合到電源,信號和控制綫上離開外殼,在開放的空間中自由輻射,從而産生干擾。
很多EMI抑制都采用外殼遮罩和縫隙遮罩結合的方式來實現,大多數時候下面這些簡單原則可以有助于實現EMI遮罩:
從源頭處降低干擾;通過遮罩,過濾或接地將干擾産生電路隔離以及增强敏感電路的抗干擾能力等。
EMI抑制性,隔離性和低敏感性應該作爲所有電路設計人員的目標,這些性能在設計階段的早期就應完成。
對設計工程師而言,采用遮罩材料是一種有效降低EMI的方法。
如今已有多種外殼遮罩材料得到廣泛使用,從金屬罐,薄金屬片和箔帶到在導電織物或卷帶上噴射塗層及鍍層(如導電漆及鋅綫噴塗等)。
無論是金屬還是塗有導電漆層的塑膠,一旦設計人員確定作爲外觀材料之後,就可著手開始選擇襯墊。
有關電源浪涌
1.電源浪涌
電源浪涌幷不僅源于雷擊,當電力系統出現短路故障,投切大負荷時都會産生電源浪涌,電網綿延千里,不論是雷擊還是綫路浪涌發生的機率都很高.當距你幾百公里的遠方發生了電擊時,雷擊浪涌通過電網光速傳輸,經過變電站等衰减,到你的電腦時可能仍有上千伏,這個高壓很短只有幾十到幾百個微妙,或者不足以燒毀電腦,但是對于電腦內部的半導體元件却有很大的損害,正象舊音響的雜音比新的要大是因爲內部元件受到損害一樣,隨著這些損害的加深電腦也逐漸變的越來越不穩定,或有可能造成您重要資料的丟失.美國GE公司測定一般家庭,飯店,公寓等低壓配電綫(110V)在10000小時(約一年零兩個月)內在綫間發生的超出原工作電壓一倍以上的浪涌電壓次數達到800餘次,其中超過1000V的就有300餘次.這樣的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設備損壞.
2.信號系統浪涌
信號系統浪涌電壓的主要來源是感應雷擊,電磁干擾,無綫電干擾和靜電干擾.金屬物體(如電話綫)受到這些干擾信號的影響,會使得傳輸中的資料産生誤碼,影響傳輸的準確性和傳輸速率.排除這些干擾將會改善網路的傳輸狀况.
新聞轉載
新華網東京6月7日産業報導電(記者何德功)"上班族每天受害于手機强電磁波"這是日本東北大學理科研究人員本堂毅在最新一期日本物理學會論文集中提出來的.
據日本<<每日新聞>>報道,本堂毅在上班途中經常看到很多人在地鐵,輕軌列車或大巴內使用手機,于是開始研究車內手機的電磁波輻射問題.結果發現,由于這些交通工具的車厢爲金屬外表,大量的手機電磁波在車內來回反射,電磁波密度大大超過國際安全標準.本堂毅還發現即使手機處于待機狀態,情况也完全一樣.
報道說,如果每節車厢乘坐50人,每人一部手機,手機的電磁波功率爲0.4瓦,車內總功率爲20瓦,而實際上現在每部手機的最大功率爲2瓦.加起來的電磁波功率則是世界衛生組織規定標準的數倍以上.更嚴重的問題是,在上班高峰時間,每節車厢的乘客高達300多人.(完)
移動電話的電磁波對人體的影響
電磁波的影響,衆所周知,人們開始關心電磁波對人體的影響是發生于移動電話用戶在世界範圍內高速增長以後.據預測,到2005年移動電話人口將達到12億.而且,已有一半國民持有手機的國家也爲數不少.雖然今年,全世界出現了用戶增長的停滯現象,但中國的用戶仍在增加.移動電話已近在身旁.正因爲如此,移動電話的電磁波對人體是否有害已成爲大家非常關注的問題.有人說有害,有人說無害,但究竟怎樣呢?
電磁波對人體的影響作爲一個健康問題被大家所關注,大概是從1993年美國佛羅里達州一位男性的投訴開始.這位男性的一妻子得了
腦瘤,他認爲這是長期使用移動電話的結果幷向移動電話公司提出控訴.當時,電話公司贏了這場官司.不過最近這類投訴案子又發生了不少.雖然,投訴一方獲勝的例子至今還沒聽到過,但這幷不意味著沒有問題.也許因爲投訴人是外行,不能提出手機的電磁波對人體有害的確鑿證據.但從另外一方面來講,還沒有充分的材料證明手機發出的高頻能量對人體無害.此外也有電磁波可以致癌的報道,因此有必要對此進行深入的調查.
移動電話發射電磁波,使用從0.8GHz到2GHz的頻段.這一頻段也包括家用微波爐的頻率.高輸出功率使有機體産生分子運動,急速變熱,易引起燙傷等事故.微波爐便是利用這一原理的産品.不過,手機幷沒有象微波爐那樣産生熱反應的高輸出功率,可以說手機的輸出功率要小的多.但這些年來爭論的是手機發出的低度電磁波對健康是否有害這一問題.
手機使用的電波是電磁放射波,電與磁的能量從空中通過.電磁頻譜含有電離放射綫和非電離放射綫.電離放射綫可以引發癌細胞,對生物産生很大的危害.經常做X光的胸部透視對身體不好也是因爲此.
移動電話的無綫頻率在電磁頻譜的非電磁區域,因此沒有産生離子所需的能量.但是,一旦受到微波頻段電波的反射,有機體組織就會急劇變熱.熱量使體溫上升,進而損傷有機體組織.導致産生危害健康的可能性.
移動電話設計的輸出功率低于可引起熱反應的輸出功率水平.因此,手機對健康是否有害,關鍵在于低輸出功率電磁波的長期性放射在生物學上會産生怎樣的危害,特別是集中在使用手機是否與腦癌細胞繁殖和腦癌發病有關這一點上.因爲用戶在通話中手機貼著耳朵,頭部多少會吸收無綫頻率的能量.
移動電話沒有危害的試驗是指對全身的短期性放射,而非對頭部的長期性放射.幷且迄今爲止,大多討論的是類比方式的移動電話而非數位方式.
關于電磁波對人體影響的研究
移動電話電磁波的研究分病因學研究和實驗研究兩種.
在1982年至1995年丹麥就病因學研究對移動用戶進行了相關調查.C.johansen的<<移動電話與癌>>的報告認爲使用電話與腦癌的發病毫無關係.另外.P.Inskip的<<使用移動電話與腦癌>>(2000年).J.Muscat的<<手提移動電話的使用與腦癌的危險性>>(2001年)也沒有判明二者的關係.
但是,隨著這幾年移動電話用戶的不斷增加.關于像癌症這樣有潜伏期的疾病的研究,迄今是否進行得充分還需進一步商榷.
在實驗研究方面,進行了判定移動電話是否會給人與動物的細胞帶來影響的實驗.FDA認爲雖然在關于細胞的實驗研究中沒有發現生物學上的影響,但還有進一步研究的必要.另外,在調查電磁波放射對血球的遺傳物質有無影響的一系列實險中,發現了癌症的前兆(T.Tice的<<遺傳因數有毒性及實驗室分析的手機電波對行爲影響的測試>>1999年).FDA認爲,因爲和以前的研究結果不同,有必要對此進行跟踪研究.
動物實驗也在進行.由于從生物學角度講,電磁波對鼠類的影響與對人類的影響幷不一致,所以一時很難做出正確的判斷.這些研究也有結果顯示,電磁波放射會引發動物的癌變或成爲其起因.
1996年,世界衛生組織(WHO)設立了國際電磁波工程,1998年制定了時間表.其主要內容是:
1)長期的電磁波輻射所産生影響的動物實驗
2)癌症以外的對喪失記憶或眼睛,內耳等産生影響的實驗
3)對于包括移動電話用戶在內的受電磁波輻射影響的人的實險,但很遺憾,這些研究報告要在2004年發表,還需要等待很長一段時間.
GAO報告
1994年,美國會計檢查院(GAO)提出了關于移動電話電磁波對健康危害性的科學性研究現狀及美國政府制定的保證移動電話的安全性措施的報告.當時,還沒有低平電磁波對人體是否有害的充分證據.從科學角度分析,也還沒有制定對移動電話的限制措施的依據.
今年5月22日,GAO發表了移動電話的電磁波研究報告,其中也介紹了WHO,EU等機構的研究動向,這一資料對中國也極有參考價值.
GAO爲獲得移動電話對健康狀况影響的最新資訊情報,研究了FDA,國立衛生研究所(NIH),WHO,英國,加拿大,澳大利亞等各國政府召集專家寫成的報告.另外還將美國的空軍,陸軍,EPA,聯邦通信委員會(FCC).國立癌症研究所,國立環境衛生科學研究所,國立職業安全衛生研究所等機構作爲搜集資訊的物件.
不過這次調查的重點在于手機發出的高頻率能量對健康影響的這一問題.其中不包括基站發射的電磁波問題,手機發出的電磁波對醫療器械的影響和行駛中使用移動電話的安全性問題.這一調查實施期間爲2000年7月至2001年4月.
此次調查的實施背景和目的已在前面談到過.這裏存在的最大問題是實驗程式的非標準化.在美國,負責制定移動電話規則的部門是FCC.各個生産企業必須證明在遵守FCC所定的標準.但企業幷無統一的實驗程式,因此實驗結果也大有出入.國際標準化機構處從1997年開始一直在進行統一實驗程式的制定.這一工作已接近完成,但依然存在有待解决的問題.
(1)SAR值FCC設定的手機輻射標準是基于電磁波的熱作用.我們已講述過高電平産生的電磁波有可能損傷有機體.有機體吸收的電磁波量的科學測定標準爲局部吸收率(SAR).根據科學實驗,動物吸收使體溫升高1度的電磁波會給其行爲帶來負面影響.這一數值的1/15是安全係數的基準.FCC制定的標準值即SAR值是lg的有機體組織平均在1.6SAR(W/kg)以下.聯邦裁判所也支援FCC關于電磁波放射的界限值.
電磁波會給健康帶來危害的唯一證明是熱反應,因此沒有設想非熱作用的可能性.
(2)SAR實驗的義務性在美國,移動電話的新機種投入市場時,廠家必須向FCC申請通信器材許可.各廠家可以用自己的設施進行SAR實驗,也可以讓民間的實驗所來做.在一般的SAR實驗中,成人的身體與頭部的模型中充滿了與人體電氣特性相似的液體混合物,緊貼著模型的外部表面裝上移動電話.安裝在電腦控制的機械手臂上的探針從各種位置插入混合物,探針在混合物中移動,以便在各個位置上測定電磁波.這期間隔,手機以最高的輸出功率發出信號.手機在拉長天綫或收起天綫或在不同的頻率中等各種狀態,分機個專案進行測試.移動電話的SAR值用這一系列實驗中測試的最高SAR值來表示.FCC認可的限度是1克液體平均值在1.6W/kg以下.
(3)SAR實驗的可變性問題但是,實驗順序的不統一也産生了實驗結果有差別的可能性.由于沒有標準的SAR實驗程式,FCC爲認可新機種的SAR值,還必須評價各廠家的實驗程式.但是,FCC的電磁波專家只有1名,幷不能進行完全的檢查.
(4)SAR實驗的標準化1967年2月,IEEE開始了行業標準化作業.但應該解决的技術問題依然存在.
(5)GAO對FCC的建議GAO建議FCC委員長實施以下措施:
●爲縮小沒有標準化程式的實驗結果的差异,發行SAR實驗程式的指導手册.
●爲消費者容易得到有關手機電磁波問題的資訊,準備簡潔,明確的材料.
但在移動電話電磁波與健康的關係上,實驗結果看來幷沒有說明其內在關係的重要性.GAO的報告中也指出由于因果關係的不明,建議不要直接將移動電話貼在耳邊,推薦使用耳機等輔助器.
另外,各種調查的大部份費用主要來自各個廠家的贊助.這些研究幷不直接産生利潤,因此也沒有多少人積極去做.如果是商品的開發研究,其成果可能給企業帶來莫大的財富.但是這種研究錯一步也會給企業帶來巨大的損失.
我想這種研究有必要在與廠家,用戶保持中立的機構進行研究和實驗.
EMI干擾及對策探討
一、前言
二、電磁波對人體傷害
新聞報道非游離輻射傷害——電子設備中所輻射出的電磁波亦即是射頻能,對人身體皆具有潜在的傷害性。
會引起生物組織分子的變化,産生不良熱效應反應。
射頻能---例如:
機場近場雷達、微波爐、微波烤箱、衛星地面電臺、發射廣播電臺等電子設備等。
對人體皆具有潜在的傷害性。
人類傷害:
2、人類染色體、生殖機能上的影響。
3、畸形胎兒。
4、吸收過量的射頻能,使身體深部組織發熱産生不良熱效應。
三、電磁干擾及控制
1、基本概念——定義
1)雜訊:
綫路或系統中,除所欲信號之外的所有電磁信號或能量。
雜訊原因,歸納成三類:
a、純質雜訊——元件本身不規則的變動---如熱能雜訊
b、人爲雜訊——如馬達、開關裝置
c、宇宙自然變化——閃電、打雷
2)干擾:
因雜訊所造成的异常結果
干擾處理:
a、無法完全却除
b、只能將之减弱,使之無法産生干擾。
3)電磁共容:
在特定環境中,元件、綫路或系統能正常工作的條件及能力。
4)電磁干擾:
影響系統性能之非所需的電壓與電流。
電磁干擾的産生:
通常電磁能量借傳導或輻射的方法而介入元件、綫路或系統中。
5)遮罩:
金屬板或金屬網將欲保護物加以包封而與外界隔離借金屬的反射與衰弱來消减雜訊。
遮罩的效能:
决定于金屬的導磁性、導電性、厚度、形狀與大小尺寸。
2、干擾的成因——三個要件
1)産生雜訊的任何物件——雜訊産生物
2)受雜訊影響的物件——感受體
3)傳送雜訊的媒體
a、借金屬物則稱—傳導式傳送—計量認電壓、電流(V、DBV、A、DBNA)
b、借非金屬物則稱——輻射式傳送——計量認磁場强度(V/M、DBV/M)
3、干擾的方式——二種
1)傳導方式——a、經由共同導體傳送者——共同一金屬
b、借互感傳送者——經變壓器、電纜的平行排列
c、借雜散電容傳送者——多心電纜
2)輻射式干擾——常决定于雜訊産生物,感受體與雜訊産生物間媒體以及其間的距離。
A.者相距很近——進場或感應場——决定于雜訊産生物特性
B.兩者相距甚遠——遠場或輻射場——决定于其間之傳送媒體——依波阻抗來衡量——波阻抗實爲——電場與磁場的比值——單位歐姆(空氣爲377歐姆)。
3.遮罩——將金屬物置于的兩特定空間之間以達控制電磁任意散布的效果:
導電磁能量外綫或干擾而影響系統的正常運作——遮罩效能是以電磁能量被消减的多寡而定——其以分貝(dB)表示
1、能量場的特性——a、决定于産生能量者的介質
b、能量産生者與其定點間的距離
1)短距離—决定于能量産生者
2)遠距離—住送能量介質
2、遮罩效能隨著因素變動----1)頻率、遮罩物的形狀與材料
2)遮罩量測位置3)電磁波種類4)電磁波的入射及極化方向
5)反射及吸收損失隨電磁波的頻率及遮罩材料之種類(電阻係數、導電係數、導磁係數)厚度而定。
3、材料----金屬之相對導電性及導磁性如下
金屬名稱
相對導電性
相對導磁性
銀
1.05
1
軟銅
1.00
1
金
0.70
1
鋁
0.61
1
黃銅
0.26
1
鎳
0.20
1
青銅
0.18
1
鋼(SAE-1045)
0.1
1000
不銹鋼(430)
0.02
500
導電性材料:
(如鋼等)在低頻時具有較佳的磁場遮罩效能,但在高頻時則導電性高的材料(如銅、鋁)。
4、遮罩厚度----電能量場而言;大部分的入射波均在第一個層面予以反射,備有小部分進入遮罩物中,故多次反射的影響對電能量場來說可以不計。
——與遮罩物厚度有關連。
5、物件之遮罩——1)如電纜之遮罩——材料及厚度、遮罩層的終結方法及使用的接頭、長度及方向。
絕緣層更翻天覆地的兩端接地。
6、遮罩結論:
1)電場及平面波的反射損失最爲顯著。
2)低頻時,磁場之反射損失較小,通常以磁性材料遮罩物。
3)磁場較電場難以遮罩。
4)用于電場、平面波及高頻磁場等遮罩物之材料,采取導電性高的金屬佳。
5)實際應用中,遮罩效能大多决定于遮罩物上的開口。
6)電纜、接頭等應視需要加遮罩、以保持整體效能。
7)接地應確實的接地導通。
伍:
真空濺鍍遮蔽之設計:
1、主機板面一定要低于主上與主下之間的美工縫的水平面之下,以防電磁波外溢。
2、滑鼠處不濺鍍且要絕緣,防止ESD會把IC打穿造成短路。
3、有部分孔洞未埋釘,是否考量(接地、EMI……)當埋釘孔造成電磁波外溢時,將銅釘改成塑膠釘。
4、吸/散風孔:
直徑1m/m(安規要求)有的內側加金屬網。
5、用MILAR加黑膠貼于塑殼,防EMI外溢及鍍膜脫落。
6、真空濺鍍較佳爲先埋釘,但後埋釘也可以,但易影響鍍面美觀,及成型廠成本考量。
7、BOSS厚度薄時,會造成導通不良,高度與厚度有一定比,不同材料有不同之比。
8、BOSS柱底部追加倒R角,儘量减少“火山口”或“斜角筋”,貼銅箔,以補强接地導通的良好性。
9、只要屬于成型,壓鑄,對于塑膠,鎂合金等成型後一定有應力盡寸會變,另側壁、美工縫間隙的影響及阻抗。
10、必須導通之BOSS,如有可能儘量遠離側邊,减少被其他突出物遮蔽。
11、先埋銅釘,釘子必須低于BOSS表面0.15-0.2mm。
12、側邊I/OPORT的部分儘量設計簡單化,避免太多遮蔽,或儘量避免于小範圍內同時設計有絕緣與導通之需求。
13、含有玻纖材料之塑殼常有浮纖狀况,作附著力測試時,玻纖容易被撕斷,
一般常用70%PC+30%ABS之材料。
14、鍍面盡可能朝向單面濺鍍研發,否則會影響産能及成本。
15、如有可能儘量减少過多突出或深凹的設計,若有高低落差亦請儘量縮小,在鍍面不影響情况下,每個轉角處,儘量設計有倒R角,减少水平或垂直波入射角度變化,防止電磁波不易外泄。
16、在高頻銅的導電率高于不銹鋼,建議不需過分在意鍍膜顔色(泛紅),只要通過環測便可,如此,EMI與ESD的防護效果皆會很佳。
17、設計必須導通之深溝時,請盡可能避免深度過深,寬度過窄。
18、在ESD防治處理上,若有可能設計高壓,電流路徑,在于鍍膜時,則較不易打穿IC。
19、如鍍面有1-2mm²未濺鍍到,幷不會影響遮罩導通效果。
20、ESD靜電會找最短的路徑,將IC打穿,(會造成短路)不一定會壞但會當機。
21.组装时须注意:
A.不锈钢弹片毛边方向。
B.热熔相接时必须紧密接触。
C.喷外观漆注意镀面的接触位置不可溢漆。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- EMI 专业 讲义
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)