淺析電磁兼容EMC和電磁干擾EMI

來(lái)源：RF技術(shù)社區(qū)

本文來(lái)自TechSugar

隨著電子產(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(shè)備的增多，以及移動(dòng)通信、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)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。

電磁兼容

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(shè)備都能正常工作，并且不干擾其他設(shè)備的正常工作，這就是電磁兼容（ElectromagneticCompatibility，縮寫(xiě)為EMC)。

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995中對(duì)電磁兼容嚴(yán)格的定義是：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)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(yīng)效應(yīng)所產(chǎn)生的電磁波對(duì)周?chē)娮釉O(shè)備所造成的干擾影響；EMS則是指電氣產(chǎn)品本身對(duì)外來(lái)電磁波的干擾防御能力。

其中EMI包括：CE（傳導(dǎo)干擾），RE（輻射干擾），PT(干擾功率測(cè)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(dǎo)耐受）等等。

常見(jiàn)的騷擾源

顯然，EMC 設(shè)計(jì)的目的就是使所設(shè)計(jì)的電子設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)電磁兼容。換而言之,就是說(shuō)設(shè)計(jì)的電子設(shè)備或系統(tǒng)必須能夠滿足EMC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩方面的能力。

常見(jiàn)EMC測(cè)試項(xiàng)目

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(shè)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(nèi)部干擾內(nèi)部電子元件之間的相互干擾

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

(2) 信號(hào)通過(guò)地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗互相耦合，或?qū)Ь€之間的互感造成的影響。

(3) 設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身及其他元件的穩(wěn)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(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對(duì)線路、設(shè)備或系統(tǒng)的影響。

(1)外部高電壓、電源通過(guò)絕緣漏電而干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)。

(2) 外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，通過(guò)互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)。

(3) 空間電磁對(duì)電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。

(4) 工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變?cè)斐傻母蓴_。

電磁干擾的傳播途徑

1．當(dāng)干擾源頻率較高，且干擾信號(hào)波長(zhǎng)比被干擾對(duì)象結(jié)構(gòu)尺寸小，則干擾信號(hào)可認(rèn)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)入被干擾對(duì)象的通路。

2．干擾信號(hào)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)入被干擾系統(tǒng)。

3．干擾信號(hào)可通過(guò)直接傳導(dǎo)方式進(jìn)入系統(tǒng)。

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(tǒng)內(nèi)電氣與電子元件至地參考點(diǎn)之間的電傳導(dǎo)路徑。接地除了提供設(shè)備的安全保護(hù)地以外，還提供設(shè)備運(yùn)行所必需的信號(hào)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(hào)點(diǎn)評(píng)的參考點(diǎn)，并且任何干擾信號(hào)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(shè)計(jì)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(duì)于電路系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可選擇：電路接地、電源接地和信號(hào)接地等方法。

2． 屏蔽

屏蔽就是用導(dǎo)電或電磁體的封閉面將其內(nèi)外兩側(cè)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(shè)計(jì)既可以針對(duì)干擾源，也可以針對(duì)被干擾體。對(duì)于干擾源，設(shè)計(jì)屏蔽部分可以使其減小對(duì)周邊其他設(shè)備的影響；對(duì)于被干擾體，則可減小外界干擾電磁波對(duì)本設(shè)備的影響。

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

被動(dòng)屏蔽：把敏感設(shè)備置于屏蔽體內(nèi)，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(hào)中，提取到有用信號(hào)的一門(mén)技術(shù)，濾波器是實(shí)現(xiàn)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(qiáng)的干擾源，它產(chǎn)生的EMI信號(hào)即占有很寬的頻率范圍，又具有較大的振幅。這些噪聲隨著信號(hào)的傳播，對(duì)下一級(jí)的元器件產(chǎn)生了干擾，這樣的干擾一級(jí)級(jí)的累積，最終可能導(dǎo)致整個(gè)電路的不正常工作。假設(shè)在產(chǎn)生噪聲大，對(duì)下級(jí)器件干擾明顯的器件輸出信號(hào)之后做一次濾波，將噪聲信號(hào)濾掉，它對(duì)下級(jí)產(chǎn)生的干擾便會(huì)降低，系統(tǒng)便能穩(wěn)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(hào)不能通過(guò)。

② 損耗濾波器

選用具有高損耗系數(shù)或高損耗角正切的材料，把高頻電磁能量通過(guò)渦流轉(zhuǎn)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，阻抗越小）。

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

電磁兼容認(rèn)證

產(chǎn)品的EMC認(rèn)證是依據(jù)產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的技術(shù)要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試確認(rèn)，并通過(guò)頒發(fā)認(rèn)證證書(shū)和認(rèn)證標(biāo)志來(lái)證明某一產(chǎn)品符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)技術(shù)的要求。

在我國(guó)EMC認(rèn)證已納入3C認(rèn)證范圍(中國(guó)強(qiáng)制認(rèn)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(guó)家對(duì)有強(qiáng)制性電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或強(qiáng)制性電磁兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)中有電磁兼容強(qiáng)制條款的產(chǎn)品實(shí)行安全認(rèn)證制度，對(duì)這些實(shí)施電磁兼容安全認(rèn)證的產(chǎn)品在進(jìn)入流通領(lǐng)域?qū)嵤?qiáng)制性監(jiān)督管理（沒(méi)有進(jìn)行電磁兼容安全認(rèn)證就不能進(jìn)入流通領(lǐng)域)。

對(duì)有推薦性電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或推薦性電磁兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品實(shí)行合格認(rèn)證制度，企業(yè)可以根據(jù)自愿的原則向認(rèn)證機(jī)構(gòu)申請(qǐng)認(rèn)證。

中國(guó)3C認(rèn)證標(biāo)志

CE認(rèn)證標(biāo)志(歐共體)

EMC認(rèn)證機(jī)構(gòu)：中國(guó)電磁兼容認(rèn)證委員會(huì) (CEMC)

認(rèn)證測(cè)試必須在國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局認(rèn)可的EMC測(cè)試機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

電磁兼容技術(shù)包括了對(duì)電磁學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、等多方面知識(shí)的綜合。隨著電子產(chǎn)品的日益普及以及對(duì)電磁危害的逐漸認(rèn)識(shí)，減小電磁干擾已經(jīng)成為了目前電子科學(xué)界的重要課題，如今的電路都已集成化、模塊化，所以現(xiàn)在的電路分析和設(shè)計(jì)也可以說(shuō)成是系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，相信對(duì)這門(mén)技術(shù)的深入研究會(huì)對(duì)今后的電子產(chǎn)品性能的提高有顯著影響。

審核編輯 黃昊宇