1 引言

電磁兼容性是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，電磁兼容包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

抑制騷擾源、切斷電磁干擾傳播途徑、提高敏感電路的抗干擾性能，是電氣電子設備電磁兼容設計三個方面，缺一不可。

接地、屏蔽、濾波、瞬態抑制、隔離等是電磁兼容設計中常見的措施或方法，其中隔離方法在提高電氣電子設備的安全與電磁兼容性能發揮著重要的作用。

電磁干擾一般分為共模干擾與差模干擾，共模干擾指兩根信號線與大地之間的電磁干擾，其共模電流在兩根導線上具有幅度和方向者相同的特點，而差模電流干擾指在兩根導線上幅度相同但方向相反的干擾電流。

理論與實踐證明，電氣電子產品電磁兼容問題的主要是共模干擾，或者是共模干擾通過不平衡線纜傳輸轉化為差模電流引起的，因此，在電氣電子產品的開發與應用中，通常會在其I/O端口、電源端口或內部電路信號傳輸過程中采用磁電、扼流圈、光電、繼電器、浮地等隔離方法或措施，將共模電磁騷擾的傳播路徑切斷或改變其流向，避免其流向電磁騷擾敏感器件或部位。

本文將重點描述磁電、光電、繼電器、扼流圈、浮地等隔離方法在電氣電子產品電磁兼容設計上的應用。

2 磁電隔離

在AC/DC開關電源、DC/DC電源模塊、以太網、傳感器信號調理電路中，為了提高電氣電子設備的抗干擾、可靠性、安全性等，磁電隔離技術得到了廣泛的應用。

2.1磁電隔離實質

磁電隔離實質上是利用變壓器實現磁電隔離的基本原理：變壓器主要由繞在共同鐵心上的兩個或多個繞組組成。當在一個繞組上加上交變電壓時，由于電磁感應而在其它繞組上感生交變電壓。因此變壓器的幾個繞組之間是通過交變磁場互相聯系的，在電路上是互相隔離的。這樣可以使用變壓器切斷設備與外部接口（含電源）之間的共模電磁干擾傳播路途，讓一定頻率的差模信號可以通過。

2.2磁電隔離使用注意事項

對于電氣電子設備的電磁兼容來，變壓器隔離可以切斷變壓器兩端的共模電流，但是由于普通變壓器作為一般電源變壓器用，將某一等級的電壓和電流轉變成另一等級的電壓和電流，沒有采用任何特殊措施，其繞組間的寄生電容較大（未加屏蔽層為nF級），使得進入變壓器原邊的高頻干擾容易通過寄生電容耦合到的副邊，騷擾副邊電路的正常運行。

為提高變壓器高頻共模電磁干擾的抑制性能，一般會在變壓器原、副邊間增加靜電屏蔽后，減小原/副邊之間的寄生電容（一般可降到pF級）。

該屏蔽與繞組間形成新的分布電容，當將屏蔽接地后，可以將高頻干擾通過這一新的分布電容引回地，避免其對副邊電路產生干擾，如下圖所示：

3 光電隔離技術

3.1光電耦合器簡介

光電隔離（簡稱光耦）采用光電耦合器來實現，即通過半導體發光二極管（LED）的光發射和光敏半導體（光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等）的光接收，來實現信號的傳遞。由于發光二極管和光敏半導體是互相絕緣的，從而實現了電路的隔離。

當給發光二極管加以正向電壓時，由于空間電荷區勢壘下降，P區空穴注入到N區，產生電子與空穴的復合，復合時放出大部分為光形式的能量。給發光二極管加的正向電壓越高，復合時放出的光通量越大。當然，給發光二極管加的正向電壓受其最大允許電流的限制。

當光敏半導體，比如光敏二極管，受到光照射時，在PN結附近產生的光生電子－空穴對在PN結的內電場作用下形成光電流。光的照度越強，光電流就越大。當光敏半導體沒受到光照射時，只有很小的暗電流。

3.2光電耦合器的特性

光電耦合器的特性是用發光二極管的輸入電流和光敏半導體的輸出電流的函數關系來表示的，如下圖所示：

從光電耦合器的特性曲線可以看出，光電耦合器的線性度較差，但可以利用反饋技術進行校正。

3.3光耦應用中的注意事項

由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小，它所能提供的電流并不大，不易使半導體二極管發光；由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約1012Ω）、隔離電容很?。s幾個pF）所以能阻止電路性耦合產生的電磁干擾。光電耦合器的隔離阻抗隨著頻率的提高而降低，抗干擾效果也將降低。

4 繼電器隔離技術

4.1電磁繼電器

電磁繼電器隔離一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生的電磁效應，銜鐵就會在電磁吸引力的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力的作用下返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣的吸合、釋放。

繼電路實際上是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，利用較小的電流去控制較大的電流的一種“自動開關”，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

繼電器的線圈和觸點之間沒有電氣上的聯系。因此，可以利用繼電器的線圈接受電氣信號，而用觸點發送和輸出信號，從而在低頻時，避免強電和弱電信號之間的直接聯系，實現了抗干擾隔離。

4.2繼電器使用注意事項

繼電器基本上具有較高的抗干擾能力，它本身不屬于干擾敏感器件,但是繼電器在應用時，也要注意控制其線圈和觸點回路之間的寄生電容，其大小一般為10pF左右，同時，繼電器的線圈工作頻率較低，不適用于工作頻率較高的場合，另外還存在觸點通斷時的彈跳和火花干擾以及接觸電阻等缺點。

在機械觸點分斷信號電流的過程中，由于電路電感的存在將會在觸點間感應過電壓，這個過電壓可能會導致觸點間隙擊穿而產生電??；當觸點間隙加大時，電弧熄滅，觸點間電壓又升高，電弧又重燃；如此重復，直到觸點間距足夠大電流中斷時為止。