电磁兼容

【推荐】2019 Java 开发者跳槽指南.pdf(吐血整理) >>> 为了尽早地在产品设计阶段解决电磁兼容问题，设计师需要进行基于理论分析和协作设计的EMC仿真。本文采用Ansoft SIwave软件，仿真分析了PCB中高频谐波干扰对智能电器控制板电磁兼容性产生的影响。最后，基于仿真结果对PCB的设计进行了优化。经实验证明，控制板的EMC问题得到了有效的解决。 电磁兼容性反映了电子或电气设备/系统在其电磁环境中符合要求地运行且不对其环境中其它任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。智能电器是传统电器与电子技术结合的产物，目前，以智能电器为基础的大型电力设备的在线监测，对于电力系统的安全运行更是起着至关重要的作用。 由于智能电器经常运行于高电压、大电流的现场环境中，与被保护和监控的设备、系统处于同一个电磁空间，以微型计算机为核心的监控单元必然会受到来自于电力系统的不同能量、不同频率的电磁干扰，因此，智能电器的电磁兼容问题集中在智能电器的控制单元上。 智能电器的电磁兼容性能直接关系到智能电器的可靠工作，进而对电力系统的安全运行造成影响。与智能电器功能与原理的研究相比较，EMC问题的研究显得严重不足：在产品的设计过程中，不能针对EMC问题系统地考虑元件性能的选配和系统结构的整合；某个EMC问题的解决经常要经过反复的试验和修改，并且往往不能对出现EMC问题的范围进行准确的定位

EMC电磁兼容测试项目简介 一般来说，电气，电力设备产品要做的EMC电磁兼容测试主要包含浪涌（冲击）抗扰度、振铃波浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度、工频电源谐波抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、传导骚扰、辐射骚扰、射频场感应的传导抗扰度等相关抗扰度测试。 下面重点介绍一下产品在进行电磁兼容测试时，相对比较容易出现问题的项目： 1、静电放电抗扰度检测 静电放电分为接触放电和空气放电，静电是积累的高压，当接触到设备的金属外壳时会瞬间放电，会影响到电子设备的正常工作，可能引起设备故障或重启，在安全性要求较好的场合这是不允许的。 静电会影响显示效果，可能出现显示闪烁或黑屏，影响正常显示和操作。静电还可能引起CPU工作异常，程序死机或重启。 如果在产品详细设计阶段采用电磁兼容的相关设计，做静电试验不必过分担心，通过设计，对静电积累的电荷进行良好的泄放，不会影响系统的正常工作。 1、雷击浪涌抗扰度检测 雷击浪涌主要包含两个方面，一个是电源防雷，一个是信号防雷。 电源防雷主要是针对系统级而言的，系统级设计要按照三级防雷设计，总电源进入端设置电源防雷（如OBO公司的V20-C/3-PH385），可以对系统的电源进行一级防护，电源经过电源防雷后，进入隔离变压器，隔离变压器可以对电磁干扰信号进行较好的防护，抑制其对系统的影响

大多数电子产品设计师对干扰滤波器的认识一般局限在：“电子产品要通过电源线传导发射试验和电源线抗扰度试验，必须在电源线上使用干扰滤波器”。而对于干扰滤波器的其它作用了解很少，这就导致了产品设计完毕后，往往不能通过其它试验项目，例如辐射发射、辐射抗扰度、信号线上的传导敏感度等试验。 实际上，电磁干扰滤波器对于顺利大部分电磁兼容试验以及保证产品的功能都是十分重要一类器件。当出现下面这些干扰问题时，往往是由于滤波措施不完善。 1、设备的机箱或机柜屏蔽十分完善，但是仍然产生超标的辐射发射。 2、独立的设备没有任何电磁干扰的问题(辐射发射和抗扰度完全合格)，但是当连接上必要的 外接电缆时，出现干扰问题。 3、在信号电缆线上注入电快速脉冲时，出现故障。 4、不能通过辐射抗扰度试验。 5、不能通过电缆束上的传导敏感度试验。 6、不能通过静电放电试验。 7、电缆中的导线之间或电缆之间相互干扰，导致设备不能实现预定功能。 下面就如何用滤波器解决上述问题的方案作简单介绍。 1、虽然机箱或机柜屏蔽很好，但是辐射发射超标，或者不能通过辐射抗扰度试验。 这是由于机箱或机柜上的外拖电缆起着天线的作用。天线的一个特性是互易性，也就是说：一个天线如果具有很高的辐射效率，那么它的接收效率也很高。因此，设备的外拖电缆既能产生很强的辐射，也能有效的将空间电磁波接收下来，传进设备，对电路形成干扰。由于某种原因

电容，在中低频或直流情况下，就是一个储能组件，只表现为一个电容的特性，但在高频情况下，它就不仅仅是个电容了，它有一个理想电容的特 性，有漏电流（在 高频等效电路上表现为R），有引线电感，还在导致电压脉冲波动情况下发热的ESR（等效串联电阻），（如图）。从这个图上分析，能帮我们设计师得出很多有 益的设计思路。第一，按照常规思路，1/2πfc是电容的容抗，应该是频率越高，容抗越小，滤波效果越好，即越高频的杂波越容易被泄放掉，但事实并非如 此，因为引线电感的存在，一支电容仅仅在其1/2πfc=2πf L等式成立的时候，才是整体阻抗最小的时候，滤波效果才最好，频率高了低了都会滤波效果下降，由此就可以分析出结论，为什么在IC的VCC端都会加两支电 容，一支电解的，一支瓷片的，并且容值一般相差100倍以上多一点。就是两支不同的电容的谐振频率点岔开了一段距离，既利于对稍高频的滤波，也利于对较低频的滤波。 线缆或PCB布线的高频等效特性 其次是线缆或PCB布线的高频等效特性（如图），无论高低频，走线电阻都是客观存在，但对于走线电感，则只在较高频时候才可以显现得出来。 另外就是还有一 个分布电容的存在，但是，在导线附近没有导体的时候，这个分布电容有也是白搭，就像没有男人，女人也不能生孩子一样，这是一个需要两个导体才可以发挥的作用。 磁环和磁珠的高频等效特性 但磁环和磁珠的高频等效特性却不得不提一下

随着科学技术的不断发展，电子设备的数量及应用逐渐增多，结果必将造成电磁干扰越来越严重。 在日趋恶劣的电磁环境中，如若不采取恰当的电磁屏蔽措施，会导致设备之间的电磁干扰日益严重，电子设备的性能下降，甚者会危及到信息的安全。为了保证电子设备在复杂的电磁环境中既不干扰其他设备，而又不受其他设备干扰的影响而能正常工作，这就要求在设备研制的初期阶段必须从结构、技术等方面进行严格的电磁兼容设计。 1 电磁兼容设计的基本要求 电磁兼容性是电子设备的主要性能之一，在进行设备功能设计的同时，还应进行电磁兼容设计。 电磁兼容设计的目的是使所设计的设备在复杂电磁环境中实现电磁兼容，因此在进行电磁兼容设计时应满足以下要求： 首先明确设备所满足的电磁兼容指标，然后确定设备的敏感器件、干扰源及干扰途径，有针对性地采取措施，最后通过试验了解设备是否达到了电磁兼容指标要求。 2 电磁兼容设计所采取的方法 对于通信车而言，通常其所装载的设备量很多，包括配电设备、通信设备及终端设备等，各设备间很容易形成电磁干扰，进而影响通信质量，因此设备在进行电磁兼容设计时要从3 要素（ 干扰源、耦合途径和敏感设备） 出发，采取各种有效手段，抑制干扰源，消除或减弱干扰耦合，增加敏感设备的抗干扰能力。 以某车载电子设备为例，由数字电流表、数字电压表、转换开关、断路器、控制保护单元、互感器、接触器等单元及元器件组成，其中数字电流表

内容概要： • EMC相关名词释义 • EMC三要素 • EMC标准、认证 • EMC之耦合途径 • EMC测试项目 电磁兼容性EMC （Electro Magnetic Compatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。 EMC 包括两个方面：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰，不能超过一定的限值—— EMI ；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性—— EMS 。 一、EMC电磁兼容相关名词释义： EMC = EMI + EMS EMC (Electro Magnetic Compatibility )电磁兼容 EMI(Electro Magnetic Interference) 电磁干扰（对外辐射） EMS(Electro Magnetic Susceptibility) 电磁敏感度（抗干扰） 二、EMC三要素 干扰源→耦合途径→敏感接收器 三、EMC标准、认证 1)国际电工委员会（IEC）最早成立了国际无线电干扰特别委员会（CISPR），对电磁辐射干扰进行管理规定。 2）IEC/TC77、TC65分委员会 3）美国FCC认证 4）欧盟EMC指令 5）军用标准级的，如国军标GJB、美军标MIL 6）国际标准 CISPR系列、IEC61000

一, 什么是共模与差模 电器设备的电源线，电话等的通信线，与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号，在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。 电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态，一种是两根导线分别 做为 往返线路传输，我们称之为"差模"；另一种是两根导线做去路，地线做返回传输，我们称之为"共模"。 如上图，蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为"差模"；而黄信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。 任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示： 1，共模干扰 共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差； 共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。 2，差模干扰 差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。 在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。 差模干扰的电流大小相等，方向（相位）相反

电容，在中低频或直流情况下，就是一个储能组件，只表现为一个电容的特性，但在高频情况下，它就不仅仅是个电容了，它有一个理想电容的特 性，有漏电流（在 高频等效电路上表现为R），有引线电感，还在导致电压脉冲波动情况下发热的ESR（等效串联电阻），（如图）。从这个图上分析，能帮我们设计师得出很多有 益的设计思路。第一，按照常规思路，1/2πfc是电容的容抗，应该是频率越高，容抗越小，滤波效果越好，即越高频的杂波越容易被泄放掉，但事实并非如 此，因为引线电感的存在，一支电容仅仅在其1/2πfc=2πf L等式成立的时候，才是整体阻抗最小的时候，滤波效果才最好，频率高了低了都会滤波效果下降，由此就可以分析出结论，为什么在IC的VCC端都会加两支电 容，一支电解的，一支瓷片的，并且容值一般相差100倍以上多一点。就是两支不同的电容的谐振频率点岔开了一段距离，既利于对稍高频的滤波，也利于对较低频的滤波。 线缆或PCB布线的高频等效特性 其次是线缆或PCB布线的高频等效特性（如图），无论高低频，走线电阻都是客观存在，但对于走线电感，则只在较高频时候才可以显现得出来。 另外就是还有一 个分布电容的存在，但是，在导线附近没有导体的时候，这个分布电容有也是白搭，就像没有男人，女人也不能生孩子一样，这是一个需要两个导体才可以发挥的作用。 磁环和磁珠的高频等效特性 但磁环和磁珠的高频等效特性却不得不提一下

电磁兼容性（EMC-electro magntic compatibility）根据国家军用标准 GJB72-85 *《电磁干扰和电磁兼容性名词术语》*中第5.10条定义：“设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁兼容发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其它设备（分系统、系统），因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。”，（GJB72-85中5.14降级定义：“任何设备、分系统或系统的工作性能偏离预期的指标，使工作性能出现不希望有的偏差。 注：这并不意味着发生故障或突然失效。 ”）。 从定义上看电磁兼容（EMC）是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力，其中包含以下 三个方面的含义： **A：**电磁环境，即系统或设备的工作环境。GJB72-85中2.24电磁环境定义：“设备、分系统或系统在执行规定任务时，可能遇到的辐射或传导电磁发射电平在不同频率范围内功率和时间的分布。电磁环境有时也可用场强表示。” **B：**电磁干扰（EMI-electro magnetic interference）即处在一定环境中的设备或系统，在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值。相对应的测试项目有： 传导测量 （Conducted Emission）；

《电磁兼容设计》0 @(嵌入式Linux 底层开发) 电磁兼容设计0 第二章 电磁骚扰源与耦合路径 电磁骚扰的耦合途径 第四章 地线设计 接地系统 地线阻抗 接地要求 第五章 屏蔽设计 第六章 滤波设计 滤波器的构造 滤波器元件 第二章 电磁骚扰源与耦合路径 5. 电磁骚扰的耦合途径 传导耦合 传导是骚扰源与敏感设备之间的主要的骚扰耦合途径之一。传导骚扰可以通过电源线，信号线，互连线，接地导线等进行耦合。 解决传导耦合的办法是防止导线感应噪声，即采用适当的屏蔽和将导线分离；或者在骚扰进入敏感电路前，进行滤波，去除噪声。 共阻抗耦合 当两个以上不同电路的电流流过公共阻抗的时候，就出现共阻抗耦合。在电源线和接地导线上的骚扰电流，都是通过共阻抗耦合进入敏感电路的。 共地阻抗耦合 共源阻抗耦合 串联阻抗耦合 感应耦合 电感应耦合 磁感应耦合 第四章 地线设计 接地的含义是为电路或者系统提供一个参考的等电位点或者面。 在高频状况下，接地意味着为电流流回源提供一条低阻抗路径。 1. 接地系统 悬浮地 悬浮地是指设备的地线在电气上与参考地以及其他导体相对绝缘，即设备悬浮地。 另一种情况是在有些电子产品中，为防止机箱上的骚扰电流直接耦合到信号电路，有意使信号地与机箱绝缘，即单元电路悬浮地。 悬浮地不宜用于一般的电子设备 单点接地 单点接地是为许多接在一起的设备提供共同参考点的方法。 多点接地