EMC電磁干擾形成的三要素

EMC電磁干擾形成的三要素:

EMC電磁干擾是電子產(chǎn)品困擾電子工程師的一大難題，工程師們總會(huì )為如何減輕電磁干擾而傷透腦筋，但要解決電磁干擾的問(wèn)題，首先要了解電磁干擾是如何形成的。筆者認為，主要有以下三大因素形成：

①電磁騷擾源，②耦合途徑或傳播通道，③敏感設備。

電磁騷擾的傳播途徑

電磁騷擾的傳播途徑包括傳導耦合和輻射耦合。

傳導耦合必須在騷擾源和敏感設之間有完整的電路連接。這個(gè)傳輸電路可包括導線(xiàn)、設備的導電部件、供電電源、公共阻抗、接地平面、電阻、電感、電容、和互感元件等。

輻射耦合是通過(guò)介質(zhì)以輻射電磁波形式傳播，騷擾能量按電磁波的規律向周?chē)臻g發(fā)射，常見(jiàn)的輻射耦合有三種：①騷擾源天線(xiàn)發(fā)射的電磁波被敏感設備天線(xiàn)意外接收，稱(chēng)為天線(xiàn)對天線(xiàn)耦合;②空間電磁場(chǎng)經(jīng)導線(xiàn)感應而耦合，稱(chēng)為場(chǎng)對線(xiàn)的耦合;③兩根平行導線(xiàn)之間的高頻信號感應，稱(chēng)為線(xiàn)對線(xiàn)感應耦合。

傳導耦合包括互傳導耦合和導線(xiàn)間的感性與容性耦合。輻射耦合包括近場(chǎng)耦合和遠場(chǎng)耦合。

電磁騷擾敏感設備

一般將端口分為以下5類(lèi)：

①外殼端口;②交流電源端口;③直流電源端口;④控制線(xiàn)/信號線(xiàn)端口;⑤接地端口，即系統和地或參考地之間的連接。

根據形成電磁干擾三要素可知，要實(shí)現產(chǎn)品的電磁兼容，須從三個(gè)方面著(zhù)手：抑制電磁騷擾源;切斷電磁騷擾耦合途徑;提高電磁敏感設備的抗干擾能力。

電磁騷擾(EMI)定義

電磁騷擾由寄生的、無(wú)用的傳導和/或輻射的電信號組成，可能造成系統或設備的性能發(fā)生不允許的降級。

在時(shí)域內，電磁騷擾可以是瞬變的、脈沖的或穩態(tài)的。在頻域內，電磁騷擾所包含的頻率分量范圍可從50Hz的低頻直到微波波段;電磁騷擾信號可以是窄帶或寬帶的，相參或非相參的。電磁騷擾可分為人為的或自然的。

電磁騷擾源分類(lèi)

電磁騷擾源大致可分為自然騷擾源和人為騷擾源。

電磁騷擾源還可分為寬帶或窄帶騷擾。寬帶騷擾可以進(jìn)一步分為相參或非相參的。

寬帶電磁騷擾：傳導與輻射的電磁信號，其振幅隨頻率變化(頻譜密度函數)的頻率范圍大于指定感受器的帶寬。在寬帶噪聲環(huán)境中，感受器的響應對相參噪聲信號而言與其頻率帶寬成比例，對非相參噪聲信號而言與其頻率帶寬的平方根成比例。寬帶信號的頻譜密度振幅函數，除了是頻率的函數外，還要用指定的帶寬來(lái)表示。寬帶噪聲可定義成一個(gè)函數，其頻譜密度在感興趣的頻率范圍內是頻率的連續函數。

窄帶電磁騷擾：其振幅隨頻率變化(頻譜密度函數)的頻率范圍窄于指定感受器的帶寬。在窄帶噪聲環(huán)境中，一旦感受器的帶寬大于噪聲信號的頻率范圍時(shí)，感受器的響應就與其帶寬無(wú)關(guān)。窄帶噪聲可用數學(xué)來(lái)定義時(shí)，其頻譜密度在感興趣的頻率范圍內作為頻率函數的一根譜線(xiàn)。

電磁噪聲的頻譜

電磁噪聲的頻譜非常寬。

我們不必要去研究每一條譜線(xiàn)及其相位，甚至對其包絡(luò )的變化細節也不必過(guò)分地關(guān)心。一般只需注意包絡(luò )頂端連線(xiàn)的變化規律，就能對不同時(shí)域波形相應的頻域特性有個(gè)大體的了解。這種了解對于理解電磁噪聲的傳播以及電磁兼容測量已是夠了。

電磁騷擾的幅度(電平)

騷擾幅度可表現為多種形式，除了用不同型號的幅度分布(即概率，它是確定的幅度值出現次數的百分率)表示外，還可用正弦的(具有確定的幅度分布)或“隨機的”概念來(lái)說(shuō)明騷擾性質(zhì)。

電磁騷擾的波形

電氣騷擾有各種不同的波形，如矩形波、三角波、余弦形波、高斯形波等等。由于波形是決定帶寬的重要因素，設計人員應很好地控制波形。為了保持定時(shí)準確度或保證某種形式的準確動(dòng)作，有時(shí)需要上升很陡的波形。然而，上升斜率越陡，所占的帶寬就越寬。

各種波形占用帶寬由寬到窄的排列為：

矩形波-鋸齒波-梯形波-三角波-余弦形波-高斯形波。

由此可見(jiàn)，使干擾減小到*小的方法之一，是在可靠工作的情況下使設計的脈沖波形，具有盡可能慢的上升時(shí)間。通常脈沖下的面積決定了頻譜中的低頻含量，而其高頻成份與脈沖沿的陡度有關(guān)。在所有脈沖中，高斯脈沖占有頻譜*窄。

電磁騷擾的出現率

騷擾信號在時(shí)間軸上出現的規律稱(chēng)為出現率。按出現率把電函數分為周期性、非周期和隨機的三種類(lèi)型來(lái)考慮。周期性函數是指在確定的時(shí)間間隔(稱(chēng)之為周期)內能重復出現;非周期性函數則是不重復的，即是沒(méi)有周期，但出現是確定的，而且是可以預測的。隨機函數則是以不能預測的方式變化的電函數，它的表現特性是沒(méi)有規律的。隨機函數的定義允許限定其幅度或頻率成份，但要防止用時(shí)間函數來(lái)分析、描述它。

通常，干擾問(wèn)題中遇到的周期電壓和電流是功能性的，它們的產(chǎn)生是為了特定的目的，如50Hz電源及其諧波或遙測信號。許多非周期性電壓和電流也是用于特定目的，如指令脈沖。然而隨機電壓電流則是無(wú)用副產(chǎn)品，或是自然產(chǎn)生的，如熱噪聲。