電工與電子技術(shù)6

1、二?電子產(chǎn)品常用材料的防護(hù),三?電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì),四?電子產(chǎn)品的減振與緩沖,五?電子產(chǎn)品的電磁兼容性,第二-五章,2.1?潮濕及生物危害的防護(hù),2.1.1　潮濕、霉菌、鹽霧的防護(hù),2.1.2　金屬腐蝕的防護(hù),2.1　電子設(shè)備的氣候防護(hù),對(duì)電子設(shè)備氣候因素的影響的防護(hù)，一般從以下三方面考慮：,,2.1?潮濕及生物危害的防護(hù),1．選用適當(dāng)?shù)牟牧?如采用耐腐蝕的金屬和非金屬材料等。,2．采取化學(xué)和電化學(xué)防護(hù)措施,電鍍、油漆和化學(xué)涂覆等。,3．

2、采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施,采用各種密封結(jié)構(gòu)。,,,3．潮濕的防護(hù),2.1.1　潮濕的防護(hù),2.1?電子設(shè)備的氣候防護(hù),（2）浸漬,將被處理物浸入不吸濕的絕緣漆中，使絕緣漆液體進(jìn)入元件或材料的小孔、縫隙和結(jié)構(gòu)件的空隙，從而提高元件或材料的防濕性能和其他性能。,用途：主要用于繞線產(chǎn)品，如變壓器繞組、電感線圈等。,常用浸漬劑：酚醛絕緣漆、三聚氰胺醇酸絕緣漆、環(huán)氧脂無溶劑絕緣烘漆等。,1．潮濕的危害,2．吸濕的機(jī)理,（1）憎水處理,,,,2.1?電子

3、設(shè)備的氣候防護(hù),（3）灌封,用熱溶狀態(tài)的樹脂、橡膠等將電器元件澆注封閉，形成一個(gè)與外界完全隔絕的獨(dú)立的整體。,用途：小型部件，如小型變壓器、固體電路、集成電路等。,常用灌封材料：有機(jī)硅橡膠及有機(jī)硅凝膠、環(huán)氧樹脂。,（4）其他防潮手段,① 密封：屬于機(jī)械防潮,② 定期通電加熱,③ 存放干燥劑,,2.1?電子設(shè)備的氣候防護(hù),在一般電鍍的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，嚴(yán)格電鍍工藝，保證鍍層厚度，選擇適當(dāng)?shù)腻儗臃N類；采用密封機(jī)殼或機(jī)罩。,2.1.3防灰塵,（

4、1）控制環(huán)境，消除霉菌的生長(zhǎng)條件。,（2）密封防霉，加入干燥劑是防止霉菌生長(zhǎng)的最有效措施。,（3）使用防霉材料，采用壓塑材料和層壓材料、合成橡膠、合成樹脂。,（4）用防霉劑處理零件和整機(jī)。,鹽霧的防護(hù),2.2.1　金屬腐蝕的機(jī)理,2.2?金屬腐蝕機(jī)理及金屬腐蝕的危害性,1．金屬的腐蝕,由外部介質(zhì)的作用而遭到的破壞稱為腐蝕。分為化學(xué)性腐蝕、電化學(xué)腐蝕。,2.2.3常用金屬的耐腐蝕性能,執(zhí)照耐腐蝕性能分成四類：,① 性能穩(wěn)定，不需防護(hù)。如金

5、、銀、金銅合金、金鎳合金、不銹鋼等。,② 耐腐蝕性較強(qiáng)，無防護(hù)，可用于室內(nèi)或一般氣候中。如銅、防銹鋁、黃銅等。,2.2?金屬腐蝕機(jī)理及金屬腐蝕的危害性,④ 耐腐蝕性極差，只有可靠的涂覆，才能用于室內(nèi)或一般氣候中。如鉻錳鋼、軟鋁、鎂、鋅合金等。,③ 耐腐蝕性較差，在防護(hù)情況才能用于室內(nèi)。如碳鋼、鑄鐵、坡莫合金、防銹鋁、黃銅等。,2.3金屬防腐蝕設(shè)計(jì),2.3.1 防腐蝕覆蓋層 電子設(shè)備最常用的金屬防腐蝕方法。根據(jù)構(gòu)成覆蓋層物質(zhì)的不

6、同，可將覆蓋層分為三類：,① 金屬覆蓋層用鋅、鎘、鉻、鎳、等。,② 化學(xué)覆蓋層用磷化、發(fā)藍(lán)、鈍化、氧化等。,③ 涂料覆蓋層用油漆和塑料等。,2.3.2 技術(shù)防腐蝕的結(jié)構(gòu)措施 1選擇耐蝕材料 2合理設(shè)計(jì)金屬件結(jié)構(gòu),① 盡可能采用同種金屬，避免接觸腐蝕。,2.3金屬防腐蝕設(shè)計(jì),② 避免不合理的結(jié)構(gòu),4 在易腐蝕處加厚構(gòu)件尺寸。,③ 防止縫隙腐蝕,① 盡可能采用同種金屬，避免接觸腐蝕。,,三章?電子設(shè)備

7、的散熱,2.2.1　溫度對(duì)電子設(shè)備的影響,2.2.2　熱的傳導(dǎo)方式,2.2.3　電子設(shè)備的散熱及提高散熱能力的措施,* 2.2.4　元器件的散熱及散熱器的作用,2.2.1　溫度對(duì)電子設(shè)備的影響,,,,對(duì)電子元件的影響和對(duì)整機(jī)的影響,2.2?電子設(shè)備的散熱,1．對(duì)電子元件的影響,電性能改變和噪聲增大。,2．對(duì)整機(jī)的影響,（1）高溫環(huán)境的影響,① 化學(xué)反應(yīng)加速，表面防護(hù)層老化。,② 水的穿透能力增強(qiáng)，破壞作用增大。,③ 物質(zhì)軟化、融化，結(jié)構(gòu)

8、損壞。,,,,,2.2?電子設(shè)備的散熱,④ 潤(rùn)滑劑粘度減小，喪失潤(rùn)滑能力,⑤ 物體膨脹變形，增大磨損，損壞結(jié)構(gòu)。,（2）低溫環(huán)境濕度增大，產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，故障率增加、材料收縮，結(jié)構(gòu)損壞。,2.2.2　熱的傳導(dǎo)方式,三種熱能的傳播方式：,2.2?電子設(shè)備的散熱,,式中　Q —— 傳導(dǎo)的熱量（W）；,1．熱傳導(dǎo),（1）定義：,物體內(nèi)部或兩物體接觸面間的熱能交換。度量熱量（Q），單位：瓦（W）。,（2）計(jì)算方法：,? —— 導(dǎo)熱系數(shù)（W/m&#

9、183;℃），與材料有關(guān)；,δ —— 傳熱的距離或板厚（m）；,2.2?電子設(shè)備的散熱,,,,令　　　　　　，　　　　，則,,式中　?t ——兩側(cè)溫度差（℃）；,Rt ——導(dǎo)熱熱阻（℃/W）。,可見，傳導(dǎo)熱量與溫差 ?t 正比，與導(dǎo)熱熱阻 Rt 成反比。,（3）增強(qiáng)熱傳導(dǎo)散熱的主要措施,① 選金屬材料作導(dǎo)熱材料。,② 減少接觸熱阻。,S —— 導(dǎo)熱面積（m2）,t1、t2 —— 平板左右面的溫度℃。,2.2?電子設(shè)備的散熱,2．熱對(duì)流,

10、（1）定義：,流體與高溫物體表面直接接觸，相互間所進(jìn)行的熱能交換。,（2）計(jì)算方法：,式中　Q —— 對(duì)流散熱熱量（W）；,? —— 對(duì)流散熱系統(tǒng)（W/m·℃），與流體介質(zhì)的性質(zhì)，　　　　　　對(duì)流散熱的類型（自然的或強(qiáng)迫的），對(duì)流的速　　　　　　度，散熱物體的尺寸和位置，流體的溫度等因素　　　　　　有關(guān)；,③ 縮短熱傳導(dǎo)路徑。,2.2?電子設(shè)備的散熱,（3）增強(qiáng)對(duì)流散熱的主要措施：,① 加大溫差?t，降低對(duì)流介質(zhì)的溫度。

11、,② 加大散熱面積。,③ 加大對(duì)流介質(zhì)的流動(dòng)速度，帶走更多的熱量。,3．熱輻射,（1）定義：以電磁波輻射形式進(jìn)行的熱能交換。,?t —— 散熱物體與流體間的溫差（℃）；,S —— 對(duì)流散熱面積（m2）,（2）計(jì)算方法：,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,,式中　Q——輻射散走的熱量（W）；,,C——輻射系數(shù)（W/m·℃），詳見教材表 2.4；,t2、t1——散熱物體與另一物體的絕對(duì)溫度（K），絕對(duì)溫度 T = 攝氏溫度 t（℃）+27

12、3。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,（3）加強(qiáng)熱輻射散熱的主要措施,① 涂覆黑色粗糙的漆，增強(qiáng)輻射能力。,② 加大輻射體的表面積。,③ 降低設(shè)備周圍溫度，加大輻射體與周圍環(huán)境的溫差。,散熱：利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射把熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中去的方法。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,,（1）自然散熱,2.2.3　電子設(shè)備的散熱及提高散熱能力的措施,（2）強(qiáng)迫通風(fēng)散熱,分類：,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,（1）機(jī)殼的散熱設(shè)計(jì),① 降低壁面?zhèn)鳠釤嶙杌蛟黾訐Q熱

13、表面積。,選用高導(dǎo)熱系數(shù)材料，降低接觸表面的接觸熱阻。,② 加強(qiáng)輻射散熱,選用輻射系數(shù) C 較大的材料作輻射散熱表面，增加輻射面積 S。,③ 提高對(duì)流換熱效果,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,合理設(shè)計(jì)機(jī)箱機(jī)柜散熱孔尺寸和位置、合理地布局元器件。“煙囪效應(yīng)”散走的熱量,式中　Q —— 通風(fēng)孔自然對(duì)流（煙囪效應(yīng)）散發(fā)的熱量（W）；,,H —— 機(jī)箱機(jī)柜散熱進(jìn)氣孔與出氣孔的高度差 ( m ) ；,S0 —— 進(jìn)氣孔或出氣孔的面積（m2）；,?t —

14、— 機(jī)箱機(jī)柜內(nèi)部空氣與環(huán)境空氣溫差（℃）,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,為增大 H ，應(yīng)盡可能將通風(fēng)孔開在機(jī)箱機(jī)柜的頂部與底部；為增大，在頂部與底部多開孔，常見通風(fēng)孔如圖所示。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,（2）設(shè)備內(nèi)部的自然散熱,① 電子元件的散熱,b．變壓器：主要依靠傳導(dǎo)散熱。,c．晶體管：大功率晶體管應(yīng)采用散熱器。,d．集成電路：主要領(lǐng)先其外殼及引出線的對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)散熱。如圖所示。,a．電阻：溫度與型式、尺寸、功耗、安裝位置以及環(huán)

15、境溫度有關(guān)。通過傳導(dǎo)及本身的輻射、對(duì)流來散熱。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,② 合理布置元器件：,A．在設(shè)備內(nèi)部，保持距離。,a. 鄰近兩垂直發(fā)熱表面，d/L ≥ 0.25，如圖(a)。,b. 鄰近的垂直發(fā)熱表面與冷表面，d ≥ 0.25，如圖(b)。,c. 鄰近的水平發(fā)熱圓柱體與冷上表面，d/D≥ 0.85，如圖(c)。,d. 鄰近的水平發(fā)熱圓柱體與冷的垂直表面，d/D ≥0.7，如圖(d)。,e. 鄰近的水平發(fā)熱圓柱體與冷的水平平底面

16、，d/D≥0.65，如圖(e)。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,B．在印制板發(fā)熱量大的放在氣流上游。,C．對(duì)熱敏感元件熱屏蔽，如圖所示。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,一塊印制板，水平或垂直放置；多塊印制板，垂直并列安裝間隔不小于 30 mm。提高印制板的散熱能力，如圖所示。,③ 合理安排印制板,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,④ 合理安排機(jī)箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)件,增大進(jìn)出風(fēng)口的距離和它們的高度差，增強(qiáng)自然對(duì)流。大面積的元器件要防止可能出現(xiàn)的阻礙或阻斷自然對(duì)流

17、的氣流。,2．強(qiáng)迫通風(fēng)散熱,適用于中、大功率的電子設(shè)備?；拘问接校?① 抽風(fēng)冷卻,② 鼓風(fēng)冷卻,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,適用于熱源比較分散的整機(jī)，抽風(fēng)機(jī)常裝在機(jī)柜頂部或機(jī)柜兩側(cè)。特點(diǎn)：風(fēng)量大，風(fēng)壓小，分布均勻，如圖（a）（b）所示。,（1）整機(jī)的抽風(fēng)冷卻,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,鼓風(fēng)機(jī)安裝在機(jī)柜下部，風(fēng)壓大，風(fēng)量集中，如圖（a）（b）所示。,（2）整機(jī)的鼓風(fēng)冷卻,* 2.2.4　　元器件的散熱器的選用,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,

18、1．晶體管的熱阻和最大允許集電極電極功率的關(guān)系,（1）計(jì)算公式,,式中　PCM —— 最大允許集電極功耗；,Tjm —— 晶體管最大允許的結(jié)溫度；,Ta —— 環(huán)境溫度；,RT —— 熱阻。,RT——熱阻，單位是 ℃/W 或 ℃/mW，反映晶體管的散熱能力，熱阻愈小則管子散熱能力愈好。例如，3AX81 的熱阻，Rt =0.25 ℃/mW，即集電極功耗每增加 1 mW，結(jié)溫升高 0.25 ℃。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,（2）討論，PC

19、M 與 RT 成反比，或提高晶體管的 PCM，需要增加管子的散熱能力，也就是減小它的熱阻。主要方法是裝散熱器。最大允許 PCM 增大 5 倍以上。,2．晶體管的散熱系統(tǒng),（1）晶體管散熱器,① 平板型散熱器，如圖（a）。,② 鋁型材散熱器，如圖（b）。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,③ 叉指型散熱器，如圖（c）。,④ 輻射式散熱器，如圖（d）。,⑤ 針狀散熱器，如圖（e）。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,（2）晶體管的散熱系統(tǒng)分析,如圖所示，晶

20、體管耗散功率 PC，結(jié)溫度 Tj，環(huán)境溫度 Ta，則由熱路分析，功率晶體管總熱阻為,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,若考慮散熱途徑，設(shè)散熱器與管殼間接觸熱阻為 Rtc，散熱器與環(huán)境之間存在的熱阻為 Rtf，則功率管總熱阻又為,,由兩式可得,式中，Rtj——晶體管的內(nèi)熱阻，通過手冊(cè)可查。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,3．晶體管散熱器的選擇,（1）散熱計(jì)算基本關(guān)系,設(shè) Tjm 為晶體管最高結(jié)溫，在散熱設(shè)計(jì)時(shí)，要求 Tj ≤ Tjm 所以,,≤,又由

21、熱阻的含義,,≤,式中， Tf 為散熱器溫度，?Tfa 是散熱器與環(huán)境之間的溫度差，由以上兩式得,?Tfa≤Tjm-Ta-PC（Rtj+Rtc）,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,（2）舉例,已選定使用 3DD4 晶體管，其功率 PC = 5 W。環(huán)境溫度 Ta = 25 ℃，管座與散熱為干接觸，試選定散熱器。,解：① 由手冊(cè)得：3DD4 PCM = 10 W；Ttj = 10 ℃/W； Tjm = 175 ℃；安裝孔型為 F1 型。,②

22、 決定接觸熱阻 Rtc：由題意并查表 2.4 得，Rtc = 0.55 ℃/W。,2.2?對(duì)電子設(shè)備的要求,,≤,,≤,Rtf≤19.45 ℃/W,④ 選擇散熱器：查附錄有幾種鋁型散熱器均滿足條件，為減小體積重量，選用 XC761 型 L = 35 mm 散熱器，其熱阻為11.4 ℃/W。,③ 計(jì)算散熱器阻 Rtf：,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,2.3.1　振動(dòng)與沖擊對(duì)電子設(shè)備的危害,2.3.2　減振和緩沖基本原理,2.3.3　常用

23、減振器的選用,2.3.4　電子設(shè)備減振緩沖的結(jié)構(gòu)措施,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,振動(dòng)與沖擊對(duì)電子設(shè)備的危害主要有以下幾方面：,（1）插件從插座中跳出來，碰撞其他元器件造成破壞。,（2）真空器件的電極變形、損壞。,（3）彈性元件變形，產(chǎn)生接觸不良或開路。,（4）指針抖動(dòng)造成視覺疲勞。,（5）產(chǎn)生共振現(xiàn)象。,（6）導(dǎo)線變形及位移，引起電感量和分布電容發(fā)生變化。,（7）機(jī)殼和基礎(chǔ)變形，脆性材料斷裂。,2.3.1　減振和緩沖基本原理,2.3

24、?電子設(shè)備的減振與緩沖,（8）防潮和密封措施受到破壞。,（9）錫焊和熔焊處斷開。,（10）螺釘、螺母松開。有些用來調(diào)整電氣特性的螺絲受振后會(huì)產(chǎn)生偏移。,1．振動(dòng)：引起元器件或材料的疲勞損壞，故障約占 80 ％。,2．沖擊：由于瞬時(shí)加速度很大而造成元器件或材料的應(yīng)力損壞，故障約占 20 %。,,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,防振措施：,（1）增強(qiáng)設(shè)備元器件的耐沖能力。潛力不大、不經(jīng)濟(jì)，較少采用。,（2）安裝減振器。,1．隔振的基本原理,機(jī)

25、械振動(dòng)是物體受交變力的作用，在某一位置附近作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 例：?jiǎn)巫杂啥茸杂烧駝?dòng)系統(tǒng)（m – k 系統(tǒng)），m ——振動(dòng)物體，k ——彈性物體，如圖所示。,2.3.2　減振和緩沖基本原理,（1）振動(dòng)系統(tǒng)的組成,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,（2）隔振原理,隔振：通過在設(shè)備或器件上安裝減振裝置，隔離或減少其與外界間的機(jī)械振動(dòng)傳遞。,① 主動(dòng)隔振與被動(dòng)隔振,a）主動(dòng)隔振,在振動(dòng)物體與安裝基礎(chǔ)之間安裝隔振器，以減少機(jī)器振動(dòng)力向基礎(chǔ)的傳遞量的措施。,

26、b）被動(dòng)隔振,在儀器設(shè)備與基礎(chǔ)之間安裝彈性支承即隔振器，以減少基礎(chǔ)的振動(dòng)對(duì)儀器設(shè)備的影響適度的措施。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,② 隔振系統(tǒng),A．主動(dòng)隔振,a）定義：基礎(chǔ)所受到的彈簧力及阻尼力的合力 FT 與作用在物體上的 F0 力相比，即,,b）含義：傳到基礎(chǔ)上的力是原振支力的百分之幾。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,c）計(jì)算公式：,式中,f0—— 隔振系統(tǒng)的固有頻率（Hz）；,f / f0—— 頻率比，振動(dòng)力的頻率 f 與隔振

27、系統(tǒng)的固有頻率 f0 比；,?—— 減振器的阻尼比，它表示振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼情況阻尼比越大，表明阻尼作用越強(qiáng)（橡膠減振器的阻尼比為 0.02 ~ 0.15） 。,f—— 振動(dòng)力的頻率（Hz）；,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,d）結(jié)論：可見，? 與頻率比（f / f0）及阻尼比 ? 有關(guān)，三者關(guān)系可畫成圖示的曲線。,當(dāng) f / f0 = 1，? 最大，系統(tǒng)處于共振狀態(tài)；,當(dāng) f / f0 = 　，? = 1，系統(tǒng)無隔振效果；,當(dāng)

28、 f / f0 >　 ，? < 1，系統(tǒng)有隔振效果。,要獲得滿意的隔振效果，一般取頻率比 f / f0 為 2.5 ~ 4.5。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,B．被動(dòng)隔振,a）定義：被隔離的物體振幅與基礎(chǔ)振幅之比。,b）計(jì)算公式：,,式中　x0 —— 物體的垂向振幅（m）；,U0 —— 基礎(chǔ)的垂向振幅（m）。,與主動(dòng)隔振的振動(dòng)傳遞率計(jì)算表達(dá)式相同。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,a）當(dāng) f / f0 ? 1 時(shí)，發(fā)生

29、共振，力求避免；,C．結(jié)論,b）不論阻尼大小只有 f / f0 >　，才有隔振效果；,c）一般頻率比 f / f0取為 2.5 ~ 4.5。,2．隔沖的基本原理,（1）沖擊：一種急劇的瞬間作用。,（2）特點(diǎn)：時(shí)間雖短，作用強(qiáng)烈。,（3）原理：當(dāng)沖擊動(dòng)量一定，若沖擊力作用的時(shí)間愈長(zhǎng)則設(shè)備所受的沖擊力愈小。因此，可通過延長(zhǎng)沖擊力作用的接觸時(shí)間，減輕電子設(shè)備所受沖擊作用。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,（4）種類,① 主動(dòng)隔沖,② 被動(dòng)

30、隔沖,減振器的剛度越小，阻尼越大，則沖擊力的作用接觸時(shí)間愈長(zhǎng)，緩沖的效果愈好?？墒褂孟鹉z金屬減振器。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,2.3.3　常用減振器的選用,1．減振器的類型,減振器部標(biāo)（SJ93-78），列出了電子產(chǎn)品使用的 14 個(gè)系列 102 種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)減振器。,（1）橡膠—金屬減振器,① 特點(diǎn)：橡膠是微孔性材料，變形時(shí)具有較大的內(nèi)摩擦，故阻尼比 ? 較高。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,② 種類：JP 型平板式減振器及

31、JW 型碗形減振器,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,③ 主要性能：,額定負(fù)荷的范圍為 4.5 ~ 157.5 N；,在常溫和額定負(fù)荷下，垂直方向靜壓縮位移為 1.2 ~ 2.0 mm；,工作溫度范圍為 -40 ~ +80 ℃。,④ 安裝示意圖,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,（2）金屬?gòu)椈蓽p振器,用彈簧鋼板或鋼絲繞制而成。優(yōu)點(diǎn)：適用于惡劣環(huán)境，性能穩(wěn)定，剛度變化范圍寬。缺點(diǎn)：阻尼比很小，共振時(shí)很危險(xiǎn)。,（3）其他隔振材料,① 隔振墊,②

32、 陰尼隔振板,2．減振器的選用原則,（1）使用條件,① 振源性質(zhì)：決定了以隔振為主還是緩沖為主。,② 環(huán)境條件：當(dāng)溫度范圍超出 0 ~ 80 ℃或存在油類介質(zhì)或光照條件下不宜使用橡膠減振器。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,③ 外形尺寸：選用減振器的類型、數(shù)量依據(jù)。,④ 耐振抗沖能力。,（2）參數(shù)條件,① 阻尼比 ?：以選用較大的阻尼比為宜。,② 剛度 k：若以減振為主，則剛度應(yīng)軟些，若以緩沖為主則剛度應(yīng)略大些。,③ 額定負(fù)荷 W：一般要

33、求所選減振器額定負(fù)荷應(yīng)大于實(shí)際承載。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,3．減振器的合理布置,（1）各減振元件受力均勻。,（2）安裝平面最好在設(shè)備重心所在的平面。,（3）同一設(shè)備的減振器先進(jìn)人物同一型號(hào)的產(chǎn)品。,2.3.4　電子設(shè)備減振緩沖的結(jié)構(gòu)措施,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,1．總體布局,重量分布均勻，過重的部件應(yīng)盡可能放在設(shè)備的下部。,2．元器件的布置和安裝,（1）導(dǎo)線手電纜,① 盡量將幾根導(dǎo)線編扎在一起，采用線夾分段固定，如圖所示

34、。其中，圖（a）因引線短，剛度高而比圖（b）好。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,② 宜采用軟導(dǎo)線，圖（a）振動(dòng)沖擊時(shí)容易拉斷或拉脫，圖（b）振動(dòng)沖擊時(shí)有變形余量，導(dǎo)線套上絕緣套，可避免劃傷。,（2）繼電器,① 兩個(gè)固有頻率不同的繼電器并聯(lián)，完成相同的功能。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,② 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)安裝，（a）最好。（b）次之。（c）最差。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,（3）晶體管,圖（a）用螺釘固定，耐振耐沖，圖（b）、（c）本

35、身不能牢固地固定，圖（b）可采用壓緊裝置。圖（c）把管腳錫焊在印制板上，但引線不能長(zhǎng)，以提高剛度，防止共振現(xiàn)象發(fā)生。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,（4）變壓器,盡量安裝在設(shè)備的底層，靠近設(shè)備重心，螺栓應(yīng)有防松裝置。,（5）電容器和電阻器,剪短引線較大的電容和電阻器，用螺釘、支架固定在底座上。,（6）印制電路板,常用的減振措施：,①增加板的厚度，提高板的結(jié)構(gòu)剛度。,② 橡膠減振器。,2.3?電子設(shè)備的減振與緩沖,③ 增加板邊緣與支承界面

36、間的接觸壓力。,④ 采用層狀結(jié)構(gòu)，在板中間夾以粘滯性阻尼材料。,（7）機(jī)架和底座,采用框架、板料金屬底座和復(fù)雜開關(guān)的鑄件，以及附加加強(qiáng)筋的方法。,3．其他措施,（1）消除振源,（2）隔離：在設(shè)備和基礎(chǔ)之間安裝減振器。,2.4　電磁干擾及其屏蔽,2.4.1　概述,2.4.2　電場(chǎng)屏蔽,2.4.3　磁場(chǎng)屏蔽,2.4.4　電磁場(chǎng)的屏蔽,2.4.5　電路的屏蔽,2.4.6　新屏蔽方法,2.4.7　饋線干擾的抑制,2.4.8　地線干擾及其抑制,2

37、.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.1　概述,1．電磁干擾：外部、內(nèi)部,（1）外部電磁干擾：設(shè)備除所要接收的電磁波信號(hào)以外的其他電磁波的干擾。,（2）內(nèi)部電磁干擾（寄生耦合）：設(shè)備內(nèi)部電路單元之間、元器件之間及導(dǎo)線之間的電磁方面的干擾。,2．屏蔽,（1）定義：用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮小?、板和柵管等用以抑制電?chǎng)、磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)干擾的措施。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（2）種類,① 電屏蔽：用于抑制共地電路之間的電場(chǎng)干擾的屏蔽物。,② 磁屏蔽：

38、用以衰減恒定或低頻磁場(chǎng)的屏蔽物。,③ 電磁屏蔽：用于衰減高頻電磁波的屏蔽物。,（3）作用,對(duì)感應(yīng)源來說，將輻射的電磁能量限制在一定的范圍內(nèi)，以減少對(duì)外界的影響。對(duì)受感器來說，把外界的電磁能量與受感器隔開，以減少外界的干擾。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,3．構(gòu)成電磁干擾的三個(gè)要素：干擾源、傳播途徑、受感器。,4．電磁兼容性設(shè)計(jì)的任務(wù)：削弱干擾的能量，隔離或減弱傳播途徑，提高受感器的抗干擾能力。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.2　電場(chǎng)屏蔽

39、,如圖所示，在干擾源和接收器之間設(shè)置良好接地的金屬屏障，可抑制干擾源電場(chǎng)對(duì)接收器的影響。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,減小 CSR 以減小 QR，將被屏蔽物隔離并接地，使 VSS = 0。,措施：,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2．電場(chǎng)屏蔽結(jié)構(gòu),（1）減少盒蓋與盒體間的接觸電阻,如圖（a）增加盒蓋與盒體間的接觸面積。圖（b）利用螺釘、螺母堅(jiān)固。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（2）采用雙層屏蔽蓋結(jié)構(gòu),如圖所示。內(nèi)表面與內(nèi)屏蔽蓋構(gòu)成一個(gè)屏蔽，外表

40、面與外層屏蔽蓋又構(gòu)成了另一個(gè)屏蔽盒，提高屏蔽效果。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（3）采用分開的屏蔽蓋,屏蔽效果優(yōu)于一個(gè)屏蔽蓋的結(jié)構(gòu)。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,圖（a）為單面印制板，在信號(hào)線之間設(shè)置接地的印制導(dǎo)線，（b）為雙面印制板，另加背面銅箔接地。,（4）印制導(dǎo)線屏蔽,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.3　磁場(chǎng)屏蔽,1．磁場(chǎng)的屏蔽原理,（1）原理,在磁場(chǎng)強(qiáng)度為 H0 的均勻磁場(chǎng)中有一元件 T，如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,T

41、 受到磁場(chǎng) H0 的影響，為減少磁場(chǎng)對(duì) T 的干擾，應(yīng)設(shè)法降低元件 T 周圍空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度。將 T 放入一用高磁導(dǎo)率材料制成的屏蔽盒中，絕大部分磁通量經(jīng)盒壁通過，H0 對(duì) T 的干擾得到了很好的控制，起到了屏蔽效果。如圖（b）所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（2）討論,① 磁導(dǎo)率越高屏蔽效果越好。如鋼、鐵鎳合金、不銹鋼。,② 間隙 ?l 越大，屏蔽效果越好。一般取 ?l / l、?l / D（圓形）為 0.05 ~ 0.25。,③

42、壁厚 t 越大，屏蔽效果越好。,④ 屏蔽盒的安裝方向，矩形的屏蔽盒，長(zhǎng)邊平等于磁力線。,2．磁場(chǎng)屏蔽的結(jié)構(gòu),圍繞減少磁阻工作，具體措施：,（1）減小屏蔽盒（罩）接縫的磁阻,2.4?電磁干擾及其屏蔽,采用如圖所示結(jié)構(gòu)；圖（a）翻邊卷口聯(lián)接；圖（b）搭接點(diǎn)焊、鉚接；圖（c）增大盒體和盒蓋的套入高度，并用螺釘連接。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（2）屏蔽盒（罩）接縫位置應(yīng)平行于磁場(chǎng),要求：,① 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)安排好接縫。,② 安裝屏蔽盒（罩）時(shí)注意

43、方向，如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（3）正確布置屏蔽盒（罩）上的通風(fēng)孔和接線孔,注意其尺寸大小和方向布局，盡量少削弱導(dǎo)磁截面積和不增加導(dǎo)磁回路的長(zhǎng)度，如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（4）雙層磁屏蔽,如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.4　電磁場(chǎng)的屏蔽,場(chǎng)強(qiáng)為 H0（或 E0）的干擾電磁場(chǎng)，一部分在金屬板的左界面處產(chǎn)生反射，另一部分透過界面向右傳播，到達(dá)右界面的再次出現(xiàn)反射，最后通過右界面到達(dá)金屬板右邊區(qū)域的電

44、磁波場(chǎng)強(qiáng)為 Ht（Et）。所以，金屬板的存在，通過對(duì)電磁波的兩次反射和金屬板的吸收，使場(chǎng)強(qiáng)從 H0（或 E0）降到了 Ht（Et），取得了屏蔽效果。,1．電磁場(chǎng)的屏蔽原理,結(jié)論：屏蔽效果由金屬板的反射與吸收作用決定。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（1）反射作用取決于金屬板的導(dǎo)電性能，電導(dǎo)率 ?r 越高，反射作用越大，電磁場(chǎng)屏蔽的效果越好。,（2）吸收作用是由于高頻電磁場(chǎng)在金屬板中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，提高金屬板的表面導(dǎo)電性能，對(duì)增加感應(yīng)渦流效果明

45、顯。,總之，提高屏蔽效果，應(yīng)選用高電導(dǎo)率材料做屏蔽體。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2．電磁場(chǎng)的屏蔽結(jié)構(gòu),合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽設(shè)計(jì)的重要手段。,（1）縫隙結(jié)構(gòu),縫隙的存在將會(huì)產(chǎn)生泄漏，降低電磁場(chǎng)屏蔽的效果。新導(dǎo)電材料（導(dǎo)電膠、導(dǎo)電膩?zhàn)?、?dǎo)電潤(rùn)滑脂等）用于縫隙處填充，可減少電磁波泄漏。,（2）孔洞結(jié)構(gòu)：孔洞會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)泄漏，降低屏蔽效果。應(yīng)少開、開小孔；注意：,① 少開長(zhǎng)形孔洞。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,② 孔洞切口應(yīng)順著感應(yīng)渦流

46、流動(dòng)方向，（a）（d）較好，（b）（c）較差。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,③ 調(diào)頻線圈屏蔽盒安裝，應(yīng)使接縫不切斷渦流。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,④ 大孔應(yīng)安裝金屬網(wǎng)，如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.5　電路的屏蔽,1．電路的屏蔽,遵循原則：,（1）設(shè)備中具有不同頻率的電路，應(yīng)分別屏蔽，如振蕩器、混頻器、放大器、濾波器等。,（2）多級(jí)放大，輸出級(jí)對(duì)輸入級(jí)的反饋大，則應(yīng)加以屏蔽。,（3）低電平級(jí)靠近高電平級(jí)，干擾電平與低電平

47、級(jí)的輸入電平可以比擬，則應(yīng)屏蔽。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（4）根據(jù)電路特性決定是否屏蔽。,例如六級(jí)中放電路，如采用共發(fā)射極電路，則每級(jí)都需屏蔽，如采用共基極電路，級(jí)與級(jí)無需隔開。,2．電路的屏蔽結(jié)構(gòu),（1）屏蔽格結(jié)構(gòu),如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（2）獨(dú)立屏蔽盒,將需要屏蔽的元器件或電路裝在單獨(dú)的屏蔽盒式中。,（3）雙層屏蔽,① 在低頻磁場(chǎng)作用下，雙層屏蔽的內(nèi)外層材料應(yīng)是高磁導(dǎo)率，如圖。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,② 在頻

48、帶較寬的電磁場(chǎng)作用下，須通過高磁導(dǎo)率材料的磁分路屏蔽低頻電磁場(chǎng)，同時(shí)高電導(dǎo)率材料的反射與吸收屏蔽高頻電磁場(chǎng)。,③ 在調(diào)頻電磁場(chǎng)作用下，選用兩層均由高電導(dǎo)率材料制成的雙層屏蔽盒。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.6　新屏蔽方法,塑料外殼須采取新的屏蔽方法。,1．內(nèi)壁粘貼一層或幾層金屬箔，接地。,2．用導(dǎo)電涂料和金屬噴涂制成薄膜屏蔽層。由圖可見，在30 ~ 500 MHz 范圍內(nèi)，屏蔽效能達(dá)到 40 dB 以上。,2.4?電磁干擾及其屏蔽

49、,1．隔離,將相互干擾的饋線隔開一定距離，以切斷或削弱它們之間的電磁耦合。,隔離的原則和方法：,（1）盡可能不平等排列。,（2）保持與敏感線路間距或屏蔽敏感線路。,（3）交、直流饋線必須隔離。間距大于50 mm。,（4）調(diào)頻導(dǎo)線要屏蔽。,（5）功率較大的脈沖線路要屏蔽。,2.4.7　饋線干擾的抑制,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2．濾波,濾波器是抑制干擾最有效的手段之一，濾波分為低通、高通、帶能和帶阻濾波器。,電路形式如圖所示。圖（a）、（

50、b）、（c）都是低通濾波電路。若將幾種不同的電容器并聯(lián)起來使用，則能同時(shí)濾去低頻和高頻。例如使用三個(gè)電容器的濾波電路，8 ?F 的電解質(zhì)電容、0.1 ?F 的紙質(zhì)電容、100 pF 的云母電容并聯(lián)使用，依次濾除電源頻率、音頻和射頻。圖（d）是一多級(jí)濾波電路。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,濾波電路結(jié)構(gòu)與安裝注意事項(xiàng)：,（1）濾波電路本身要屏蔽。,（2）輸入線和輸出結(jié)應(yīng)屏蔽。,（3）盡可能地靠近需要濾波的電路。,（4）屏蔽盒的接地應(yīng)良好。,2

51、.4?電磁干擾及其屏蔽,3．導(dǎo)線的屏蔽,各自屏蔽的幾個(gè)部件，之間的調(diào)頻連接線應(yīng)屏蔽。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,（1）調(diào)頻高電子平線的屏蔽,隔離皮須兩端接地才能起到電磁屏蔽的作用。,（2）調(diào)頻低電平線的屏蔽,屏蔽線也應(yīng)兩端接地，但若機(jī)架中有大的地電流，隔離皮一端接地。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2.4.8　地線干擾及其抑制,電子設(shè)備中，常將直流電源的某極作為電壓的參考點(diǎn)，設(shè)電位為零，也就是“地”，連接這些“地”的導(dǎo)體稱為地線。地線設(shè)置不

52、好，會(huì)造成地線干擾。主要表現(xiàn)為：,1．地阻抗干擾,因電流流經(jīng)地線、地線存在阻抗所造成的干擾，叫做地阻抗干擾。如圖所示。,2.4?電磁干擾及其屏蔽,2．地線干擾的抑制,（1）增大地線的橫截面積,（2）合理選擇接地形式,電路各單元分別用各自的地線，最后并聯(lián)于一個(gè)公共接地點(diǎn)。對(duì)于調(diào)頻情況，應(yīng)選取就近多點(diǎn)的接地方式，如圖所示。,本章小結(jié),電子產(chǎn)品滿足工作環(huán)境要求的關(guān)鍵是做好其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的熱處理設(shè)計(jì)。本章主要從氣候因素的防護(hù)、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)

53、計(jì)、減振與緩沖等方面介紹了電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝方法：,① 氣候因素如潮濕、霉菌、鹽霧等對(duì)電子設(shè)備性能的影響及防護(hù)措施，從材料選用、表面涂覆、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面介紹了金屬防腐蝕的相關(guān)知識(shí)。,② 溫度對(duì)設(shè)備的影響及電子設(shè)備散熱原理，從熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射的機(jī)理出發(fā)，分析了電子設(shè)備自然散熱與強(qiáng)迫散熱途徑，提出了增強(qiáng)電子設(shè)備散熱能力的方法與措施。,③ 電磁兼容性意義，電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)的屏蔽原理及提高屏蔽效果的措施，較詳細(xì)地分析了各種屏蔽結(jié)構(gòu)