電磁兼容EMC和電磁干擾EMI解析

隨著(zhù)電子產(chǎn)品越來(lái)越多地采用低功耗、高速度、高集成度的LSI電路，而使得這些裝置比以往任何時(shí)候更容易受到電磁干擾的威脅。而與此同時(shí)，大功率家電及辦公自動(dòng)化設備的增多，以及移動(dòng)通信、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的廣泛應用等，又大大增加了電磁騷擾源。這些變化迫使人們把電磁兼容作為重要的技術(shù)問(wèn)題加以關(guān)注。

采用一定的技術(shù)手段，使同一電磁環(huán)境中的各種電子、電氣設備都能正常工作，并且不干擾其他設備的正常工作，這就是電磁兼容（ElectromagneticCompatibility，縮寫(xiě)為EMC)。

在國家標準GB/T4365-1995中對電磁兼容嚴格的定義是：設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

電磁兼容性包括兩方面：電磁干擾（electromagnetic interference ;EMI）、電磁耐受（electromagnetic susceptibility; EMS）。

EMI指的是電氣產(chǎn)品本身通電后，因電磁感應效應所產(chǎn)生的電磁波對周?chē)娮釉O備所造成的干擾影響；EMS則是指電氣產(chǎn)品本身對外來(lái)電磁波的干擾防御能力。

其中EMI包括：CE（傳導干擾），RE（輻射干擾），PT(干擾功率測試)等等。EMS包括：ESD(靜電放電），RS（輻射耐受），EFT/B(快速脈沖耐受)，surge（雷擊），CS（傳導耐受）等等。

顯然，EMC 設計的目的就是使所設計的電子設備或系統在預期的電磁環(huán)境中能夠實(shí)現電磁兼容。換而言之,就是說(shuō)設計的電子設備或系統必須能夠滿(mǎn)足EMC 標準規定的兩方面的能力。

電磁干擾（EMI）的原理 

EMI的產(chǎn)生原因

各種形式的電磁干擾是影響電子設備兼容性的主要原因。因此，了解電磁干擾的產(chǎn)生原因是抑制電磁干擾，提高電子產(chǎn)品電磁兼容性的重要前提。電磁干擾的產(chǎn)生可以分為：

1．  內部干擾內部電子元件之間的相互干擾

(1)  工作電源通過(guò)線(xiàn)路的分布電源和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾。

(2)  信號通過(guò)地線(xiàn)、電源和傳輸導線(xiàn)的阻抗互相耦合，或導線(xiàn)之間的互感造成的影響。

(3)  設備或系統內部某些元件發(fā)熱，影響元件本身及其他元件的穩定性造成的干擾。

(4)  大功率和高點(diǎn)壓部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)、電場(chǎng)通過(guò)耦合影響其他部件造成的干擾。

2．外部干擾——電子設備或系統以外的因素對線(xiàn)路、設備或系統的影響。

(1)外部高電壓、電源通過(guò)絕緣漏電而干擾電子線(xiàn)路、設備或系統。

(2)    外部大功率的設備在空間產(chǎn)生很強的磁場(chǎng)，通過(guò)互感耦合干擾電子線(xiàn)路、設備或系統。

(3)    空間電磁對電子線(xiàn)路或系統產(chǎn)生的干擾。

(4)    工作環(huán)境溫度不穩定，引起電子線(xiàn)路、設備或系統內部元器件參數改變造成的干擾。

電磁干擾的傳播途徑

1．當干擾源頻率較高，且干擾信號波長(cháng)比受干擾對象結構尺寸小，則干擾信號可認為是輻射場(chǎng)，以平面電磁波形式向外輻射電磁場(chǎng)能量，并進(jìn)入已干擾對象的通路。

2．干擾信號以漏電和耦合的形式，通過(guò)絕緣電介質(zhì)，經(jīng)公共阻抗的耦合進(jìn)入受 干擾系統。

3．干擾信號可通過(guò)直接傳導方式進(jìn)入系統。

改善電磁兼容性的措施

要改善電子產(chǎn)品的電磁兼容性，接地、屏蔽和濾波是抑制EMI的基本方法。

1．  接地

接地就是一個(gè)系統內電氣與電子元件至地參考點(diǎn)之間的電傳導路徑。接地除了提供設備的**保護地以外，還提供設備運行所必需的信號參考地。理想的接地平面是一個(gè)零電位、零阻抗的物理體，它可作為電路中所有信號點(diǎn)評的參考點(diǎn)，并且任何干擾信號通過(guò)它，都不會(huì )產(chǎn)生電壓降。但是，理想的接地平面是不存在的，這就需要我們考慮和分析地電位分布，進(jìn)行接地設計與研究，找出合適的接地電位。

接地的方式可分為：浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地。對于電路系統來(lái)說(shuō)可選擇：電路接地、電源接地和信號接地等方法。

2．  屏蔽

屏蔽就是用導電或電磁體的封閉面將其內外兩側空間進(jìn)行電磁性隔離。主要抑制過(guò)空間的輻射干擾。分為電磁屏蔽、電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽。

屏蔽的設計既可以針對干擾源，也可以針對受干擾體。對于干擾源，設計屏蔽部分可以使其減小對周邊其他設備的影響；對于受干擾體，則可減小外界干擾電磁波對本設備的影響。

 
主動(dòng)屏蔽：把干擾源置于屏蔽體之內，防止電磁能量和干擾信號泄漏到外部空間。

被動(dòng)屏蔽：把敏感設備置于屏蔽體內，使其不受外部干擾的影響。

3．  濾波

濾波的含義是指從混有噪聲或干擾的原信號中，提取到有用信號的一門(mén)技術(shù)，濾波器是實(shí)現濾波的元器件。

事實(shí)上，器件在工作時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生各種各樣的噪聲。開(kāi)關(guān)電源就是一種很強的干擾源，它產(chǎn)生的EMI信號即占有很寬的頻率范圍，又具有較大的振幅。這些噪聲隨著(zhù)信號的傳播，對下上等的元器件產(chǎn)生了干擾，這樣的干擾上等級的累積，*終可能導致整個(gè)電路的不正常工作。假設在產(chǎn)生噪聲大，對下級器件干擾明顯的器件輸出信號之后做一次濾波，將噪聲信號濾掉，它對下級產(chǎn)生的干擾便會(huì )降低，系統便能穩定的工作。

EMC濾波器的分類(lèi)

① 反射式濾波器：

由電感器和電容器組成，利用反射或旁路，使干擾信號不能通過(guò)。

② 損耗濾波器
選用具有高損耗系數或高損耗角正切的材料，把高頻電磁能量通過(guò)渦流轉換成熱能。
       

例如：鐵氧體管，鐵氧體磁環(huán)，磁環(huán)扼流圈等。

③ 有源濾波器：
使用晶體管等有源器件，以較小的體積和重量可以提供較大值的等效L和C。

有源電感濾波器：用晶體管模擬電感線(xiàn)圈的頻率特性（f越高，阻抗越大）。

有源電容濾波器：用晶體管模擬電容器的頻率特性（f越高，阻抗越?。?。

對消濾波器（陷波器）：能產(chǎn)生與干擾信號幅度相同，相位相反（差180°）的電流，把干擾信號抵消。

電磁兼容認證

產(chǎn)品的EMC認證是依據產(chǎn)品的電磁兼容標準和相應的技術(shù)要求，經(jīng)過(guò)認證機構測試確認，并通過(guò)頒發(fā)認證證書(shū)和認證標志來(lái)證明某一產(chǎn)品符合相應標準和相應技術(shù)的要求。
    

在我國EMC認證已納入3C認證范圍(中國強制認證，英文名稱(chēng)為“China Compulsory Certification”，英文縮寫(xiě)為“CCC”，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為“3C”)，國家對有強制性電磁兼容國家標準或強制性電磁兼容行業(yè)標準以及標準中有電磁兼容強制條款的產(chǎn)品實(shí)行**認證制度，對這些實(shí)施電磁兼容**認證的產(chǎn)品在進(jìn)入流通領(lǐng)域實(shí)施強制性監督管理（沒(méi)有進(jìn)行電磁兼容**認證就不能進(jìn)入流通領(lǐng)域)。

對有推薦性電磁兼容國家標準或推薦性電磁兼容行業(yè)標準的產(chǎn)品實(shí)行合格認證制度，企業(yè)可以根據自愿的原則向認證機構申請認證。

EMC認證機構：中國電磁兼容認證委員會(huì ) (CEMC)

認證測試必須在國家技術(shù)監督局認可的EMC測試機構進(jìn)行。