Elektromagnetiniai trukdžiai
Paprasčiau tariant, elektromagnetiniai trukdžiai (EMI) yra elektromagnetinių laukų (pvz., radijo dažnio) poveikis jautriai elektroninei įrangai ir sistemoms. Jis plinta stebėtinai plačiame plote ir gali rimtai pakenkti jūsų sistemai. Laimei, yra du galimi šios problemos sprendimai: filtravimas ir ekranavimas.
EMI filtravimas ir ekranavimas yra du skirtingi metodai, naudojami elektroninių prietaisų ar sistemų EMI problemai spręsti. Naudojant elektronines sistemas, susirūpinimą kelia spinduliavimo ir laidumo jautrumas, taip pat spinduliuotės ir laidumo emisijos, kurios yra sistemos EMI triukšmas.
Bet koks skirtumas?
Filtravimas
Trumpa EMI, EMC ir apsaugos poreikių istorija
Praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje, kai radijo imtuvai greitai tapo namų apyvokos reikmenimis visame pasaulyje, vartotojai pradėjo pastebėti keistą dažnių poveikį kitai elektroninei ir elektros įrangai. Šis reiškinys, žinomas kaip „elektromagnetiniai trukdžiai“, aiškiai parodė, kad reikia būdo apsaugoti įrangą nuo klaidingų radijo signalų.
Šios problemos buvo išspręstos 1933 m., kai Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC) Tarptautinis specialusis radijo trukdžių komitetas (CISPR) Paryžiuje paskelbė ankstyviausias rekomendacijas, kaip sumažinti EMI. Emisijos apribojimai atsiranda, kai sistemos yra tarpusavyje sujungtos, siekiant užtikrinti, kad vienoje sistemoje keliamas triukšmas netrukdytų kitos sistemos veikimui.
Išsamesnių EMI filtravimo ir ekranavimo metodų ir įrangos, skirtos gynybai, poreikis buvo pripažintas dar 1967 m., kai lėktuvnešis USS Forrestal, dislokuotas Tonkino įlankoje remiant JAV pajėgas Vietname, patyrė katastrofišką gaisrą, kai elektroninis anomalija suveikė Zuni raketą. Dėl to žuvo 134 žmonės ir buvo sužeista beveik 200 žmonių. Vėliau buvo nustatyta, kad pagrindinė nelaimės priežastis – neteisingai sumontuota ekranuota kabelio jungtis ir daug elektromagnetinių laukų įgulos kabinoje, dėl kurių raketa užsiliepsnojo ir užsidegė netoliese esančio lėktuvo degalų bakas.
Vėliau, kai 1990-aisiais mobilieji telefonai ir kiti nešiojamieji elektroniniai prietaisai tapo įprastesni, kelios oro linijos suprato, kad šių ir kitų įrenginių signalai gali trukdyti aviacijos elektronikai ir taip trukdyti saugiam orlaivių skrydžiui ar navigacijos galimybėms. Kariniai lyderiai išsiaiškino, kad elektromagnetiniai trukdžiai, tiek natūralūs, tiek žmogaus sukurti, gali rimtai trikdyti pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GNSS) technologiją, todėl nepilotuojami orlaiviai negali patikimai skristi. GNSS trukdžiai ir EMI, kuriuos sukelia karinė veikla, yra svarbi civilinės aviacijos skrydžių saugos problema, kuri išlieka iki šiol.
Po radijo trukdžių buvo atpažinta daug kitų EMI formų, įskaitant mikrobangų, infraraudonųjų spindulių, gama ir rentgeno spindulius, kurių kiekvieną galima pašalinti įvairiais metodais ir įranga. CISPR rekomendacijos yra šiuolaikinio tarptautinio standarto pagrindas. EMI prevencija ir apibrėžta, kaip elektroninė įranga gali egzistuoti kartu be trikdžių, turinčių įtakos veikimui. Tai vadinama elektromagnetiniu suderinamumu.
Elektromagnetinis suderinamumas (EMS) apibrėžia priimtiną elektros ir elektroninės įrangos veikimo pajėgumą, kai yra veikiamas išorinių elektromagnetinių šaltinių ir kai ribojama viduje generuojama nepageidaujama elektromagnetinė energija.
EMC sudaro trys aspektai: įrangos generuojamos elektromagnetinių trukdžių spinduliuotės ribojimas, įrangos jautrumas išoriniams elektromagnetinių trukdžių šaltiniams ir įrangos atsparumas veikiant tam tikroje aplinkoje.
Įvairių tipų elektromagnetiniai trukdžiai
EMI paprastai galima suskirstyti į keturis tipus pagal pradinio signalo šaltinį arba pralaidumą. Siaurajuostį EMI generuoja mobiliojo telefono, radijo ar televizijos transliacijos, o plačiajuosčio EMI turi platesnį radijo spektrą ir generuoja netyčinė spinduliuotė iš signalo šaltinių, tokių kaip elektros perdavimo linijos. Priklausomai nuo spinduliuotės šaltinio, EMI gali būti suskirstytas į tyčinį, netyčinį, tarpsisteminį arba vidinį:
Netyčinį arba „neveikiantį“ EMI sukelia netyčinė įranga, tokia kaip suvirinimo įranga, nuolatinės srovės varikliai, kompiuteriai ir elektros linijos.
- Tyčinis EMI (IEMI) yra EMI, skleidžiamas specialiai sukurta įranga, dažnai kaip elektroninio karo sistemų, tokių kaip elektroninės atsakomosios priemonės ir elektromagnetinio impulso (EMP) ginklai, dalis.
- Tarpsisteminis EMI yra trukdžiai, atsirandantys tarp dviejų sistemos ar įrenginio komponentų, o tarpsisteminis EMI atsiranda tarp dviejų ar daugiau nepriklausomų sistemų.
Įvairūs EMI tipai
Kas yra EMI filtravimas?
EMI filtravimas yra svarbus aspektas kuriant ir gaminant elektroninę įrangą, siekiant užtikrinti patikimą veikimą ir atitiktį elektromagnetinio suderinamumo (EMC) taisyklėms.
EMI filtravimas – tai elektromagnetinių signalų elektroniniame įrenginyje ar sistemoje sukeliamų trikdžių mažinimo arba pašalinimo procesas. Tai metodas, naudojamas pašalinti nepageidaujamus elektromagnetinius signalus (triukšmą), kurie gali trikdyti elektroninės įrangos veikimą arba sukelti elektromagnetinius trikdžius.
EMI filtrai paprastai dedami į įrenginio įvestį arba išvestį ir gali būti montuojami ant skydelio arba montuojami ant PCB. Jas sudaro pasyviųjų komponentų, tokių kaip kondensatoriai, induktoriai ir rezistoriai, derinys, skirtas susilpninti arba slopinti EMI tam tikrame dažnių diapazone. Jie dažniausiai naudojami elektroninėje įrangoje, pavyzdžiui, maitinimo šaltiniuose, garso įrangoje, kompiuterių sistemose ir kitoje elektroninėje įrangoje, kuriai keliami aukšti patikimumo ir EMC reikalavimai.
EMI filtrai dažniausiai yra žemo dažnio filtrai, leidžiantys prasiskverbti žemo dažnio signalams, blokuojant aukšto dažnio signalus arba „triukšmą“. Kondensatoriai blokuoja tam tikrus dažnius, o kitiems leidžia praeiti. Kondensatoriai išsikrauna į įžeminimo plokštę ir taip sumažina aukšto dažnio signalus. Induktoriai veikia skirtingai; jie sugeria aukšto dažnio energiją ir paverčia ją šiluma, taip slopindami aukšto dažnio triukšmą. Pasirinktinius filtrus galima „sureguliuoti“, kad atitiktų specifinius dažnio reikalavimus „pakeitus“ kondensatorių ir induktorių derinį.
EMI filtrus galima suskirstyti į du tipus: diferencialinio režimo filtrus ir bendrojo režimo filtrus. Diferencialinio režimo filtrai slopina trukdžius, atsirandančius tarp dviejų signalo linijų, o bendrojo režimo filtrai – trukdžius, atsirandančius tarp signalo linijos ir žemės.
Kas yra EMI ekranavimas?
EMI ekranavimas – tai elektroninių prietaisų ar sistemų skleidžiamos elektromagnetinės spinduliuotės mažinimo ir išorinių elektromagnetinių signalų trukdymo šių prietaisų veikimo procesas. EMI ekranavimas yra būtinas, nes elektromagnetinė spinduliuotė gali trikdyti kitų elektroninių prietaisų veikimą ir sukelti gedimus ar klaidas. .EMI ekranavimas apima laidžių medžiagų, tokių kaip varis arba aliuminis, naudojimą, kad blokuotų arba susilpnintų elektromagnetinius signalus, kad jie nepatektų į įrenginį arba iš jo išeitų.
EMI ekranavimas gali būti atliktas pastatant laidų ekraną (vadinamą Faradėjaus narveliu) aplink įrenginį arba padengiant įrenginį laidžia medžiaga. Laidus ekranavimas arba danga sukuria barjerą, kuris neleidžia elektromagnetiniams signalams patekti į įrangą arba iš jos išeiti, taip sumažinant elektromagnetinių trukdžių riziką. EMI ekranavimas gali būti taikomas elektroniniams komponentams, plokštėms, kabeliams ar net ištisiems elektroniniams įrenginiams ar sistemoms.
Filtravimas prieš ekranavimą
Pasirinkimas tarp filtravimo ir ekranavimo priklauso nuo įvairių veiksnių, pvz., įrenginio jautrumo ir generuojamo EMI kiekio. Laidumas, dydis ir kaina taip pat turi įtakos renkantis geriausią EMI sprendimą.
Ekranavimas apima visapusišką EMI valdymą, o filtrai taikomi konkrečioms EMI sritims. Ekranas atspindi gaunamą energiją, tačiau vis tiek sukuria tam tikrą absorbciją. Ši energija paverčiama šiluma, todėl reikalinga tam tikra šilumos valdymo rūšis. Be to, ekranavimui naudojamos medžiagos kokybė turi įtakos ne tik našumui, bet ir sistemos svoriui, ty storesnis ekranavimas yra efektyvesnis, bet ir sunkesnis. Nors ekranavimas atspindi ir slopina EMI, filtrai pašalina EMI, pašalindami pažeidžiamus sistemos taškus, kurie sukelia daugiausia trukdžių. Dėl to filtrus galima pritaikyti pagal konkrečius poreikius.