一般的电磁兼容设计都遵循一定的原则。而根据电了式互感器二次侧机箱的一些特点,比如只传递低频弱电信号,传递速度不快等,也可以总结出它的电磁兼容设计原则。
1、电路设计方面
1)采用悬浮地,使电路的信号线与机箱绝 缘,以防止机箱上的干扰电流直接祸合 到信号电路。
2)合理排布电源,地和各种信号线,降低 各种信号线之间产牛的祸合十扰。
3)合理布置元器件,尽可能降低元器件之 间连线民度,降低信号线产牛的电磁辐 射。
4)在模块电源输入端设计滤波电容,降低 或消除通过电源进入电路模块的各种十 扰信号。
5)避免产牛和使用不必要的高逻辑电平。 如能用3.3V电平的就不要用5V电平。
6)选择电路功能允许的最慢的上升时间和 下降时间,以限制产牛不必要的高频分 月已。
2、内部结构方面
1)机箱外壳实行全封闭的屏蔽结构,要求 其各个面之问具有良好的接触,并保持其良好接地。
2) L箱中各种裸露走线要尽可能短。
传输不同电子信号的导线分全附困扎,数字信号线和模拟信号线也应分组捆扎,并保持适当的距离,以减小导线间的相勺_影响。
机箱外壳的各个接口处都要利用导电胶搭接,
输出端了采用隔离输出方式,各个输出端了之问的接地采用独立地线并联一点接地的方式。
2、电子式互感器的电磁兼容设计
为了提高电了式互感器二次设备的抗干扰能力,就需要对它进行一些预防干扰的设计。主要包括以下三个部分。
2.1电源端口部分
电源是最关键的部分,如果电源抗干扰能力不足,其他端口藕合的干扰都可以通过电源构成回路。安装电源滤波器是一个基本的方法。电源滤波器是一种低通滤波器,专用于去除电源中的共模和差模干扰,允许直流或50Hz工频电流通过,通常由无源集中参数原件构成。在使用电源滤波器时,要注意以下儿点:
a)选择滤波器的电流时,要留有至少50% 的余量,以使滤波器始终工作在最佳状态。
b)滤波器一定要安装在设备离电源入口最 近的地方,其外壳一定要良好接地。
c)滤波器的电源输入线要尽可能短,它的 输入线和输出线不能重叠捆绑。
通过这样设计和良好的电源屏蔽线,电源滤波器就能够很好的发挥作用,抑制浪涌,电快速瞬变脉冲群等的干扰了。
2.2信号端口部分
对于信号端口,最主要的是进行预防静电放电。本文通过加装瞬态骚扰吸收器件来进行保护。
1)瞬态骚扰吸收器件的特点
a .TVS器件:瞬态(瞬变)电压抑制二级管简称TVS器件,在规定的反向应用条件下,当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时,其工作阻抗能立即降至很低的导通值,允许大电流通过,并将电压精制到预定水平,从而有效地保护电了线路中的精密元器件免受一些,压敏电阻的结电容一般在儿白到儿千pF的数量级范围,很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中,应用在交流电路的保护中时,因为其结电容较大会增加漏电流,在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大。
2)保护器件的选用及搭配
TVS响应速度快,但容量有限,压敏电阻响应速度慢,但容量大。在两者配合使用时,就需要选择合适的参数配合,才能发挥出它们各自的优点,有效地保护电路。在交流回路中,压敏电阻的压敏电压min(U1mA))(2. 2 ^-2. 5) Uac,式中Uac为回路中的交流工作电压的有效值。压敏电阻的最大限制电压约为压敏电压的1. 7^-1. 8倍。而TVS的最大钳位电压大约是击穿电压的1. 4^-1. 5倍。本文所加的二级保护电路是为了防止TVS动作后造成图中的信号回
2.3机箱屏蔽部分
屏蔽是用导电或导磁体制成的封闭面对其内外两侧的空问进行电磁隔离,以抑制屏蔽体两侧电磁辐射能量的传递。可以是隔板,金属盒,箱的形式。
1)屏蔽机箱材料的选择
屏蔽按其机理分为电屏蔽,磁屏蔽以及电磁屏蔽。根据不同的屏蔽原理,所使用的材料也不尽相同。
电屏蔽主要指静电场和交变电场屏蔽,其设计原理是用屏蔽体来尽量减少干扰源和设备之问的分布电容,从而减小干扰源的影响。因此,需要选取高电导率的材料进行防护。各种金属的电导率如表4. 1}5'所示。银和铜的导电效果非常好,但是价格较高。铝导电效果虽然也不错,但首先铝板表面容易形成氧化膜,有很大的接触电阻;其次,铝的机械强度不够,不适合做机箱。因此,一般可采用铁壳机箱,再喷涂一层高导电率的材料。
2)屏蔽机箱的表面处理
表面处理直接影响到壳体表面的导电性,影响接触面问的接触电阻,影响整体壳体的电气连续性,从而影响到仪器的电磁屏蔽效果,尤其是电屏蔽的屏蔽效果。首先,应该使铁板尽量平整,光滑,并采用电镀技术,在铁板表面镀一层锌膜,这样主要可以增加反射衰减。其次,机箱壳体还必须相互接触良好,并保证良好接地,这点对于电屏蔽来说尤其重要,因为在电屏蔽中,屏蔽体不接地时,干扰源和感受器问的分布电容比没有屏蔽体时还要大。因此仪器在涂漆时必须注意,其安装面上不能有漆。
最后,机箱的连接处应该用金属效网套橡胶芯衬垫来连接,防止出现没有连接上的悬浮低。从计算的数据可以看出,根据屏蔽衰减的要求来看,一层很薄的铁皮就能满足要求,所以互感器的机箱壳体采用1 mm左右的铁板就完全能满足屏蔽要求了。