电子设备结构中EMC设计策略浅析

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摘要：EMC就是指电磁兼容，研究的内容是电子设备间的互相干扰。众所周知，电磁干扰本身属于周边电磁能量是导致电子设备运行不畅的主要原因。EMC技术的关键目的在于保障电气设备和系统能够在稳定的电磁环境条件当中，不受到电磁环境干扰，也不会对周边环境造成负担。在电子设备结构当中emc本身的设计需要考虑的内容也比较多，除了常规的屏蔽材料以及方式等，孔洞和缝隙的处理也是工作人员需要关注的重点。在此种研究背景下，本文先分析了电子设备电磁干扰源，以及设备结构电磁兼容设计工作落实的目的，又分研究电子设备本身的EMC设计方式，最终阐述了电子设备结构当中的EMC设计要点和结构开发思考。

关键词：电子设备；EMC；结构设计

1电子设备电磁干扰源分析

众所周知，电子设备在运行阶段必然受到多种因素的影响，其中除了内部因素之外，外部因素也要引起工作人员的注意。尤其是在设计阶段，技术人员应充分将两种干扰因素结合起来考虑，最终全面提升设备运行的水平。（1）内部干扰电子设备内部干扰源基本都是针对电子设备当中的各种元器件，由于内部的元器件之间会相互干扰，最终对设备运行造成影响。例如电子设备中的元器件漏电就会引发无线信号耦合的情况，最终导线之间互感就会形成内部干扰。不仅如此，若电子设备本身处于高强度工作状态当中，发热的情况也比较常见，这些都会对电子设备的运行稳定性造成影响。（2）外部干扰在电子设备的运行阶段，受到外部干扰的影响几乎是在所难免的，例如设备的外部电源等，若产生绝缘漏电的情况，必然对电子设备运行稳定性产生影响。若外部因素对电子设备产生影响，设备本身最直观的变化就是参数方面，对设备运行十分不利，需要技术人员在发现问题的第一时间寻找适当方式解决问题。

2电子设备结构电磁兼容设计目的

在当今社会不断发展的过程当中，会对设备产生电磁干扰的因素越来越多，若技术人员对电子设备的稳定运行提供稳定保障，就要重视电磁兼容的问题。设备电磁兼容能力的强弱是赋予电子设备抗电磁干扰能力的关键，对其性能来讲也有比较稳定的保证。电子设备的抗电磁干扰能力越强，往往其运行效率也会比较高。

3电子设备EMC设计方式

电磁兼容设计工作落实的主要目的，就是保障电子设备抗干扰能力得到提升[1]，且电子设备通常是在比较复杂的电磁环境当中工作，常见的EMC设计则是使用滤波、屏蔽和接地等措施，具体细节如下。（1）屏蔽电子设备的EMC设计当中的屏蔽包含磁屏蔽、电磁屏蔽和静电屏蔽，技术人员通常会选择使用金属板和金属盒等作为电子设备屏蔽体使用，达到降低电子能量传播率的效果。当下电子设备常规的电磁波频率差异十分明显，因此选择的材料也有所不同，若频率较高，则可以选择金属作为屏蔽材料[2]，若是面对低频磁场波，技术人员往往会选择导磁率更高的材料达到优质屏蔽效果。（2）滤波在电子设备的电磁兼容设计阶段，技术人员需要针对不同的滤波设置相应的滤波电路，利用滤波电路控制电子设备周边的干扰环境，并通过对干扰信号进行过滤的方式避免其进入电路当中造成影响，这样就能基本保障电子设备的运行稳定程度。例如，某电子设备的直流电路当中由于负载问题产生电源噪声，因此技术人员在优化设计的阶段，为设备的直流电路配置了相应的去耦电容，目的在于提高滤波效果，有效地降低了负载引发的电源噪声。（3）接地技术人员可以利用科学地接地方式，保障电子设备内部电路之间的相互影响以及干扰降低。对于常规的电子设备来讲，其中的电路和组成部分差异很大，需要单独地进行接地才能达到避免干扰的效果。若操作得当，还能够达到抑制设备电磁噪声的效果，技术人员想要避免数字信号和模拟信号相互干扰[6]，可以将两种电路和机壳分开接地，这样就能够为电子设备运行营造比较稳定安全的环境。

4电子设备结构中的EMC设计要点

在电子设备的结构当中，EMC设计工作的落实关键就在于通过合理的电磁兼容设计优化，达到抑制不同影响因素对电子设备干扰和影响程度的效果。需要注意的是，这项工作落实需要结合电子设备本身的结构特点，具体设计要点如下。

（1）缝隙屏蔽

电子设备内部存在缝隙是正常情况，尤其是在设备箱体的外壳以及盖板等位置，想要实现电磁兼容屏蔽设计效果，需要技术人员酌情提升缝隙深度，这样后续的箱体和盖板只需要配合调整宽度即可，工作难度方面能够降低得十分明显。不仅如此，在电子设备缝隙的结合位置，技术人员还可以适应提高零件加工精度的方式缩短缝隙，并在其结合位置涂抹导电涂料，这样达到的屏蔽效果也十分优质，尤其是在减小缝隙结合位置的螺钉间距方面效果最为明显。

（2）通风孔屏蔽

为保障电子设备的散热效果，在出厂时基本都会设置相应的通风口，因此在电子设备结构当中的EMC设计当中，必须添加应对通风口的屏蔽。比较简单的方式就是在设备通风口位置覆盖金属丝，或者直接更改设备通风口位置使用的材料，即穿孔金属板等达到屏蔽目的。除此之外，技术人员还能够使用截止波导通风窗作为通风孔，同样可以达到优质的屏蔽效果。

（3）表头孔屏蔽

为能够实时掌握电子设备运行状态，技术人员通常会在其机箱位置配备相应参数的表头，相应的也要按照需求配备相应尺寸的孔洞，但在这些孔洞中泄露电磁能量是难以避免的情况。为保障电磁兼容设计合理程度，技术人员必然要做好表头孔位置的屏蔽工作。为减少此类情况产生，技术人员可以在标头的背面添加屏蔽，且要结合缝隙屏蔽考虑，常规的方式就是在设备的面板以及附加屏蔽之间添加导电衬垫，达到减少缝隙的效果，这样就能够使用引线将干扰信号旁路到地，这样也能实现表头孔屏蔽的目的。需要注意的是在电子设备的导电玻璃位置，还需要与其他的面板保持梁海接触，同样也可以通过增加导电衬垫的方式达到目的。导电玻璃本身对高频磁场和低频磁场的屏蔽效果都比较优质，因此可以作为屏蔽材料的首选。

（4）开关、指示灯屏蔽

对于电子设备的这一位置也需要最好屏蔽工作，尤其是在开关方面，有两种类型，其中一种是按钮开关，另一种则是钮子开关。这两种开关所对应的屏蔽方式差异比较大，对于按钮开关来讲，技术人员可以通过在设备中附加屏蔽罩的方式减少电磁泄漏的情况产生，而对于钮子开关来讲，技术人员则是可以在设备面板以及开关端间的位置设置导电衬垫，达到减少泄露的目的。此外还有电子设备当中的指示灯屏蔽，这一位置的屏蔽工作落实难度不大，技术人员只需要在灯罩的位置使用导电玻璃即可。不仅如此，引线的穿入位置还要使用穿心电容以及插针式的滤波连接器辅助，避免电磁能量在引线位置泄露。

（5）显示屏屏蔽

电子设备通常会配备显示屏，这是为了提升其可视化程度，但电子设备的阴极射线管的开口位置存在电磁泄漏的风险，需要技术人员对显示屏阴极射线管的位置展开屏蔽工作，通常情况下原则就是设置屏蔽罩，并将其与机箱连接成为一个整体即可。若想巩固屏蔽效果，技术人员还可以设置导电衬垫，这样就能够提升电气连续程度。需要注意的是，在常规条件下，电子设备显示屏只需要使用铁磁性材料作为屏蔽罩即可，但随着当今社会对信息安全程度的要求提升，相应的屏蔽效果也要加强，目的就是减少信息泄露情况产生的可能性。

（6）电源线屏蔽

在电子设备结构的电磁兼容技术中，常见的工作方式就是利用滤波的方式达到兼容目的，但电源线本身也可以安装滤波器，将其通过滤波处理之后再引入到机箱当中，也能提升工作效果。

（7）保险丝座屏蔽

若是单个的保险丝座，只需要使用金属帽覆盖就能达到比较优质的屏蔽效果，且帽盖当中还会安装弹性簧片，这也能提升其与机箱之间的电接触效果。大部分保险丝座的屏蔽，都需要将电子设备当中的全部保险丝集合集中附加屏蔽罩，其结构和安装都与表头孔位置的屏蔽工作落实十分相似，可以相互参考工作流程。

5电子设备EMC结构开发思考

（1）电磁兼容结构开发细节

众所周知，电子设备的电磁兼容设计工作落实的主要内容主要就是限制干扰源的电磁发射、控制电磁干扰传播，以及增强电子设备本身的抗干扰能力。在未来的结构开发工作当中，首先需要注意的就是系统布局设计工作细节，基本上电子设备舱当中都集中了比较多的电子设备以及电缆线束。大功率辐射信号源等高敏感度部件，这些零部件都处于一个空间内，需要注意做到互不干扰，同时能够协调的落实工作。这就要求技术人员在结构开发阶段对整个系统进行更加合理的电磁兼容布局设计。需要重点关注的是设备本身的布局设计工作，在落实之前技术人员又不要明确其中的干扰源以及受感器，将这些设备按照定级分类之后，保障干扰源由于受感器之间保持安全距离。且若存在严重干扰源，则要使其与敏感受感器保持最远距离，利用空间距离达到减弱干扰的效果。其中的电缆布局设计工作需要技术人员先明确全部电缆的类别，之后再将全部的同类信号电缆集中到一起落实走向分线布局设计工作，这样做的优势在于能够有效避免不同的电缆信号过于集中。其次是设备的电磁兼容性设计工作，这项工作主要就是针对各结构的电磁兼容细节展开设计，关键在于接地、屏蔽以及滤波三个方面。其中的接地设计是电子设备最常见的防干扰手段，当下的设计工作当中，通常会将接地和屏蔽配合起来投入应用，这样更能够保障设备的电磁兼容性提升。常规的接地方式有单点、多点以及混合三种方式，其中的单点接地指的就是将电路系统当中的一个结构点作为基准，后续将单元信号都接入这一点当中，就能够有效避免多个地回路对设备运行造成干扰。但这种工作方式有比较明显的缺点，即布线工作复杂程度比较高，有可能引发其他的噪声电压。多点接地指的是将系统当中各接地点都直接与其最近的接地平面相互连接，更方便控制接地线的长度。混合接地则是根据实际情况按需判断各接地点最适合使用的接地方式投入应用。屏蔽设计实际上指的是对两个空间区域展开金属隔离，这样就能够达到控制电场、磁场以及电磁波的效果。这项工作的具体细节就是能够使用屏蔽体将元部件、电力以及组合件等设备将会对电子设备造成干扰的源头包裹起来，避免干扰信号扩散。

（2）提高效率控制成本

想要达到提升效率工作效果的同时控制成本，可以选择在电子设备的研发阶段就做好EMC设计工作。这样做的优势在于能够将设备的不合理之处在设计阶段解决一部分，避免在发现EMC不合格之后才进行修改，这样不仅技术难度高，后续返工产生的成本和费用也会比较浪费，最终电子设备的上市还有可能延期，对企业的经济效益和市场地位来讲影响都比较不利。

（3）提高射频辐射抗干扰能力

在电子设备当中，高频电流的环路面积越大，则产生的辐射影响就会越严重。高频信号的电流一般是经过电感最小路径，若频率本身比较高，则走线电抗会比电阻更大，连线对高频信号指的就是电感，而引起辐射的通常是串联电感。电磁辐射在大部分情况下属于电子设备在高频电流环路当中产生的，在比较差的情况下，就是用天线形式开线。对于上述状况来讲，比较有效的处理方式就是减少和缩短连线长度，这样能够降低高频电流回路面积大小，且可以消除非正常工作状态下需要使用的天线，布线方式也不必连续，后续管理比较简洁。

6结束语

综上所述，为保障电子设备的功能以及后续运行稳定程度，技术人员在设计EMC的阶段，需要充分地考虑到电子设备结构当中的兼容细节，并使用更加科学合理的方式进行设计。具体工作和设计原则就是保障电子设备的可靠性以及稳定程度都与行业需求相符，同时提升电子设备的工作质量。不仅如此，电磁兼容设计工作显然综合性比较强，除了结构方面的研究，还需要与具体工作结合，并根据其电子兼容原理和实际应用情况，将干扰控制在较小范围之内，也能够为系统和设备的兼容性提供稳定保障。

参考文献：

[1]王婉人，杨林，杨龙.复合材料在机载电子设备结构设计中的应用探索[A].中国航空学会、中国宇航学会、中国力学学会、中国复合材料学会.第二十一届全国复合材料学术会议（NCCM-21）论文集[C].中国航空学会、中国宇航学会、中国力学学会、中国复合材料学会：中国航空学会，2020：5.

[2]魏强.热仿真在电子设备结构设计中的应用研究[J].现代制造技术与装备，2020（04）：57-59.

作者:冯彬彬 单位:中国电子科技集团公司第五十四研究所