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仪器仪表EMC结构布局原则

一、 序言

针对中大型机箱仪器仪表备,

本规范原测旨在指导仪器设备布线过程中满足电磁兼容性(EMC)要求,通过合理规划线路布局、分离干扰源与敏感回路、优化接地与屏蔽措施,确保设备在复杂电磁环境中稳定运行且不对外产生过度电磁干扰。核心原则包括:高压与低压线路分离、信号与电源线路分离、交流与直流线路分离,并遵循强弱分离、动静隔离、分线分区的布线逻辑。

 

二、 布线基本原则

1. 线路功能分类隔离

高压与低压分离:高压线路(如电源输入、驱动电路)与低压控制/信号线路间距≥200mm,或通过金属隔板/接地屏蔽层物理隔离;高压电缆需选用双层绝缘结构,外层屏蔽层单点接地。

信号与电源分离:模拟信号线、数字通信线与电源线保持≥50mm间距,必要时采用屏蔽电缆并两端接地;敏感信号线(如传感器、低电平模拟输入)应独立走线,避免与功率电源线平行布设。

交流与直流分离:交流动力线(如AC 220V/380V)与直流控制线分设线槽/线管,交流线需加装滤波器抑制高频谐波,直流线避免与交流线交叉缠绕。

2. 电磁干扰防护等级划分

根据设备EMC敏感度分级(如A级工业环境、B级民用环境),确定布线屏蔽等级:高敏感设备采用全金属封闭线槽,普通设备使用带屏蔽层的电缆;关键信号线(如CAN总线、以太网)需采用双绞屏蔽线,并配备铁氧体磁环抑制共模干扰。


金属U形槽

 

 

三、 内部布线技术要求

1. 电缆选型与敷设

电源线:主电源线选用耐高压、阻燃型电缆,交流电源线采用三相五线制(TN-S系统),N线与PE线严格分开;直流电源线根据电流大小选择线径,避免过载发热。

信号线:低频模拟信号使用双绞线,高频信号(>1MHz)采用同轴电缆或光纤;屏蔽层需单端接地(设备侧或控制柜侧),避免形成接地环路。

 

双绞屏蔽线

 

特殊线路:高压脉冲线、射频信号线需单独穿管,避免与低压线共槽;电机驱动线与编码器信号线分开布设,防止电机噪声耦合。

部线束的长短要求,合,匹配就,超标准长的线束,会导致内部干扰。

2. 接地与屏蔽措施

接地系统:采用星形接地网络,设备金属外壳、屏蔽电缆屏蔽层、滤波器接地端均接至同一接地母排,接地电阻≤4Ω;敏感设备需增设浮地隔离或差分接地。

屏蔽结构:金属机箱/机柜需完整接地,线槽/线管需连通形成连续屏蔽体;电缆入口处加装EMI滤波器,孔洞需用导电衬垫密封。

3. 滤波与保护装置

电源入口:安装交流电源滤波器(含X/Y电容、共模电感),抑制差模/共模噪声;直流电源输出端加装LC滤波电路。

过压保护:高压线路配置浪涌保护器(SPD),信号线采用TVS二极管钳位;所有接线端子需做绝缘处理,防止意外短路。

接口电路的滤波、防护以及隔离器件靠近接口放置,如下图所示,可以有效的实现防护、滤波和隔离的效果。如果接口处既有滤波又有防护电路,应该遵从先防护后滤波的原则。因为防护电路是用来进行外来过压和过流抑制的,如果将防护电路放置在滤波电路之后,滤波电路会被过压和过流损坏。

 

 

                                                                                              

                  机箱端口滤波器放置

 

                                        

 

四、 安装与维护规范

1. 布线工艺要求

线路固定:电缆需用扎带/线夹固定,避免自由摆动;弯曲半径≥6倍电缆外径,防止绝缘层损伤。

标识管理:每条线路标注功能、电压等级、去向信息;高压/危险线路贴警示标签,线槽盖板标注高压危险字样。

环境适应性:布线区域远离强电磁场源(如变频器、大功率电机),避免高温、潮湿、腐蚀环境;户外设备需选用防水防紫外线电缆。

2. 验收与检测

施工后需进行绝缘电阻测试(≥20MΩ)、接地连续性测试;使用频谱分析仪检测设备辐射骚扰水平,确保符合EN 55011/CISPR 11标准。

定期维护:检查电缆老化、接地松动、屏蔽层破损情况;清理线槽积尘,防止因灰尘导电引发局部放电。

五、 总结

本规范需结合具体设备特性及使用场景调整实施细节,如精密仪器需增加额外屏蔽层,工业机器人需考虑动态布线抗振动设计。所有布线方案应经EMC预兼容测试验证,确保满足产品认证要求。

 

 

注:以上报告与您分,共同探讨,如有不足之处敬请指正,

笔电、 Mini PC主板端口ESD设计方案
« 上一篇 2025年11月10日 下午2:23

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