EMC是什么？EMC中的產(chǎn)品架構(gòu)淺析

　　EMC（ElectromagneticCompatibility）

　　電磁兼容，是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中性能不降級(jí)的狀態(tài)。電磁兼容，一方面要求系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有嚴(yán)重的干擾源，一方面要求設(shè)備或系統(tǒng)自身有較好的抗電磁干擾性。電磁兼容是一門(mén)新興的綜合性邊緣學(xué)科，它主要研究電磁波輻射，電磁干擾，雷擊，電磁材料等方面。

　　EMI （ElectromagneticInterference）

　　電磁干擾，是指電子設(shè)備自身工作過(guò)程中，產(chǎn)生的電磁波，對(duì)外發(fā)射，從而對(duì)設(shè)備其它部分或外部其它設(shè)備造成干擾。例如，TV熒光屏上常見(jiàn)的“雪花”，便表示接受到的訊號(hào)被干擾。

　　EMS （ElectromagneticSusceptibility）

　　電磁敏感度，是指設(shè)備受電磁干擾的敏感程度，越敏感的設(shè)備，越容易受到干擾。

　　因?yàn)橛辛薊MI，才有了EMC，因?yàn)镋MS達(dá)標(biāo)，才能實(shí)現(xiàn)EMC。

　　EOS（Electrical overstress）

　　在半導(dǎo)體環(huán)境中，電過(guò)載（EOS）這一術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明當(dāng)電子器件承受的電流或電壓超出器件的規(guī)范限值時(shí)可能發(fā)生的一種現(xiàn)象。電過(guò)載可能會(huì)對(duì)整個(gè)器件或器件的--部分造成熱損壞。熱損壞是因發(fā)生EOS事件期間產(chǎn)生過(guò)多熱量而引起。當(dāng)器件承受高電壓或高電流時(shí)，器件內(nèi)的連接會(huì)發(fā)生電阻加熱，從而使溫度過(guò)高。通常，過(guò)多熱量處于施加電氣應(yīng)力的區(qū)域周?chē)?。這會(huì)導(dǎo)致器件損壞，并且大多數(shù)情況下，這種損壞肉眼可見(jiàn)。

　　EOS可能因單次非重復(fù)性事件或者持續(xù)的周期或非周期事件而引起。EOS事件可以是瞬時(shí)事件（僅持續(xù)幾亳秒），在滿(mǎn)足條件的情況下也可以是持續(xù)事件。EOS能量耗盡后， 器件可能永久損壞，也可能無(wú)法正常工作或者只有一部分可以正常工作。

　　ESD （Electro-Static discharge）

　　靜電放電（ESD）是一種最常見(jiàn)的電磁兼容（ Electro-Magnetic Compliance， EMC）現(xiàn)象。術(shù)語(yǔ)“靜電”表示特定物質(zhì)在與其他物質(zhì)接觸（例如，用腳在羊毛地毯上摩擦）時(shí)累積的靜電荷。有時(shí)在觸摸金屬或汽車(chē)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，這就是靜電放電（ESD）現(xiàn)象。放電量取決于物質(zhì)和環(huán)境（包括濕度）。

　　ESD現(xiàn)象不僅僅發(fā)生在人與帶靜電物質(zhì)接觸的情況下。機(jī)器和家具（例如，工作臺(tái)）也會(huì)累積靜電，并在與電氣元件接觸時(shí)發(fā)生放電。

　　EMS = EMI + EMS

　?。姶鸥蓴_） （電磁敏感度）

　　電磁干擾（EMI）的原理

　　ESD、EMI、EMC 設(shè)計(jì)是電子工程師在設(shè)計(jì)中遇到常見(jiàn)難題，電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值；另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)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。 所謂電磁干擾是指任何能使設(shè)備或系統(tǒng)性能降級(jí)的電磁現(xiàn)象。

　　EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部份，所謂EMI電磁干擾，乃為機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；而EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中不受周?chē)姶怒h(huán)境影響的能力。

　　在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，為獲得良好的EMC性能和成本比，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)是重要的；電子產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)賦予的。測(cè)試僅僅是將電子產(chǎn)品固有的EMC性能用某種定量的方法表征出來(lái)。對(duì)于EMC設(shè)計(jì)來(lái)講：

　　首先，應(yīng)在研發(fā)前期考慮EMC設(shè)計(jì)如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期不考慮EMC問(wèn)題，僅寄希望于測(cè)試階段解決（表現(xiàn)為通過(guò)整改來(lái)解決設(shè)計(jì)成型產(chǎn)品的EMC問(wèn)題，這樣大量的人力和物力都投入在后期的測(cè)試/驗(yàn)證、整改階段）。那么，即使產(chǎn)品整改成功，大多情況下還是會(huì)由于整改涉及電路原理、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模具的變更，導(dǎo)致研發(fā)費(fèi)用大大增加，周期大大延長(zhǎng)。只有在前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮與預(yù)測(cè)EMC問(wèn)題，把EMC變成一種可控的設(shè)計(jì)技術(shù)，并行和同步于產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的過(guò)程，才能一次性地把產(chǎn)品設(shè)計(jì)好。

　　其次，應(yīng)該系統(tǒng)化的進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)提高電子產(chǎn)品的EMC性能，絕對(duì)不是企業(yè)內(nèi)EMC專(zhuān)家一個(gè)人所賦予的，因?yàn)镋MC絕對(duì)不可能脫離產(chǎn)品硬件、結(jié)構(gòu)等實(shí)物而存在。因此，要使設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品一次取得良好的EMC性能，就需要提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的EMC經(jīng)驗(yàn)與意識(shí)問(wèn)題。如硬件工程師，除了原先必須掌握的電路設(shè)計(jì)知識(shí)外，還應(yīng)該掌握EMI和EMS抗干擾設(shè)計(jì)的基本知識(shí)；PCB設(shè)計(jì)工程師需要掌握相應(yīng)的器件布局、層疊設(shè)計(jì)、高速布線(xiàn)方面的EMC設(shè)計(jì)知識(shí)；結(jié)構(gòu)工程師也需要了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屏蔽等方面的設(shè)計(jì)知識(shí)。因?yàn)檫@些共同參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程師，要去實(shí)現(xiàn)FMC專(zhuān)家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中所提出的意見(jiàn)，就要理解、領(lǐng)會(huì)EMC專(zhuān)家所提出的建議的奧秘，并與各自領(lǐng)域的設(shè)計(jì)特點(diǎn)相結(jié)合，將所有EMC問(wèn)題的萌芽消滅在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。只有所有參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)人員共同提高EMC素質(zhì)，才能設(shè)計(jì)出具有高性能EMC的電子產(chǎn)品。

　　一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不考慮EMC問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗，以致不能通過(guò)相關(guān)法規(guī)的認(rèn)證。下圖概述了EMC、EMI、ESD評(píng)審的要點(diǎn)。

　　EMC、EMI、ESD 改善的要點(diǎn)

　　接地、屏蔽、濾波

　　隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展，家用電器產(chǎn)品日益普及和電子化，廣播電視、郵電通訊和計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá)，電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化，使我們逐漸關(guān)注設(shè)備的工作環(huán)境，日益關(guān)注電磁環(huán)境對(duì)電子設(shè)備的影響，電氣電子產(chǎn)品的電磁干擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）的問(wèn)題越來(lái)越受到工程師和生產(chǎn)企業(yè)的重視。在ESD防護(hù)中，大體可以分為兩大類(lèi)。

　　傳導(dǎo)性ESD防護(hù)對(duì)靜電電流在電路中防護(hù)主要使用一些保護(hù)器件，在敏感器件前端構(gòu)成保護(hù)電路，引導(dǎo)或耗散電流。此類(lèi)保護(hù)器件有：陶瓷電容，壓敏電阻，TVS管等。

　　輻射性ESD防護(hù)對(duì)于靜電產(chǎn)生的場(chǎng)對(duì)敏感電路產(chǎn)生影響，防護(hù)方法主要是盡量減少場(chǎng)的產(chǎn)生和能量，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改善增加防護(hù)能力，對(duì)敏感線(xiàn)路實(shí)施保護(hù)。對(duì)場(chǎng)的保護(hù)通常比較困難，在改良實(shí)踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過(guò)有效地架接，是殼體形成電位相同體，抑制放電。事實(shí)證明此種方式有效易于實(shí)施。

　　防護(hù)靜電的一般方法有許多，包括減少靜電的積累；使產(chǎn)品絕緣，防止靜電發(fā)生；對(duì)敏感線(xiàn)路提供支路分流靜電電流；對(duì)放電區(qū)域的電路進(jìn)行屏蔽；減少環(huán)路面積以保護(hù)電路免受靜電放電產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。有針對(duì)直接放電的，也有針對(duì)關(guān)聯(lián)場(chǎng)的耦合。

　　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。

　　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。