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北京高低温环境试验及电磁兼容测试实验室

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电磁兼容EMC的本质
发布时间:2024-11-08        浏览次数:22        返回列表
 电磁兼容,简称EMC(electromagnetic compatibility)。电磁兼容使世间万物的电子设备兼容而并存,互不干扰,实现和谐共存。它包含两个方面,一个是干扰其他的电子设备,简称EMI(electromagnetic inteRFerence),即电磁干扰;另一个是被周围其他的电子设备干扰,叫敏感度或抗扰度。
 
电磁兼容EMC的本质
一个是提高非无线电通讯设备的电磁兼容抗干扰能力;一个是为了保护无线电通讯接收设备。
      
电磁兼容EMC测试哪些内容
      EMC测量的内容包含2个方面,第一EMI测试,第二EMS测试。
EMI测试:辐射发射、传导发射、谐波电流、电压闪烁。
EMS测试:静电放电、辐射抗扰度、脉冲群、雷击浪涌冲击、射频传导抗扰度、工频磁场、脉冲磁场、阻尼振荡磁场、电压暂降、振荡波、振铃波、工频频率变化、交流
 
电磁兼容三要素指什么
   
电磁兼容三要素包括干扰源、耦合途径和敏感设备。
干扰源
干扰源是产生电磁干扰的设备或系统。干扰源可以分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源包括大气噪声干扰(如雷电产生的火花放电)和太阳噪声干扰(如太阳黑子)。人为干扰源则包括无线电发射设备(如移动通信系统、广播、电视、雷达)、工业、科学、医疗设备(如高频手术刀、X光机、核磁CT)以及电力设备(如电机、继电器、电梯等)。
 
耦合途径
耦合途径是指干扰信号从干扰源传递到敏感设备的路径。常见的耦合途径包括传导耦合和辐射耦合。传导耦合是通过导线或电路直接传递干扰信号,而辐射耦合则是通过电磁波在空中传播来传递干扰信号。
 
敏感设备
敏感设备是指容易受到电磁干扰影响的设备。例如,手机来电时话筒出现的失真和刺耳的“吱吱”声,或者电视/电脑屏幕出现的闪烁,都是因为通讯电波通过空间耦合到话筒、电视/电脑接收天线上,使其受到干扰。
 
  骚扰源分两种,一种是电场的骚扰源,一种是磁场的骚扰源。 这里的源指的骚扰源,骚扰源包括电场引起的扰动,磁场引起的扰动,统称电磁场引起的扰动。那么从这个频段角度来说,30M以下的传导扰动和30M以上的辐射扰动。回路--那么30M以下的传导扰动,它的传播路径(回路)是引线,也包含PCB走线;30M以上的扰动,它的传播路径是空间,由天线发射和接收的空间。阻抗--阻抗就是说在回路中对波形衰减的能力称为阻抗。从两个大方向去解答,依旧从传导和辐射来分析。首先,讨论下传导阻抗的问题。传导的阻抗可以在电路中有两个方面,第一个方面是差模干扰的问题,第二个是共模干扰的问题。
      差模干扰是指两条电源线之间(wire to wire)的,主要通过选择合适的电容(X电容,也称安规电容),和差模线圈来进行抑制和衰减。共模干扰则是两条电源线分别对大地(简称线对地)的,主要通过选择合适的电容(Y电容,也是安规级别的),和共模线圈来进行抑制和衰减。我们常用的低通滤波器,一般会同时具有抑制共模和差模干扰的功能。
 
EMC三个重要规律
  规律一、EMC费效比关系规律: EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。
  在新产品研发阶段就进行EMC设计,比等到产品EMC测试不合格才进行改进,费用可以大大节省,效率可以大大提高;反之,效率就会大大降低,费用就会大大增加。
  经 验告诉我们,在功能设计的同时进行EMC设计,到样板、样机完成则通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。相反,产品研发阶段不考虑EMC,投产以 后发现EMC不合格才进行改进,非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费,甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷,无法实施改 进措施,导致产品不能上市。
  规律二、高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重。
  高频信号电流流经电感最小路径。当频率较 高时, 一般走线电抗大于电阻,连线对高频信号就是电感,串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路产生的,最恶劣的情况就是开路 之天线形式。对应处理方法就是减少、减短连线,减小高频电流回路面积,尽量消除任何非正常工作需要的天线,如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插 脚。
  减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一,就是想方设法减小高频电流环路面积S。
  规律三、环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严重,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二,就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f,即减小骚扰电磁波的频率f。
 
为了提高电子设备的电磁兼容性,从设计开始就必须充分重视电磁兼容性。电磁兼容的设计思路可以从电磁兼容的三要素开始:电磁干扰源、电磁干扰可能传播的路径以及易受电磁干扰的电磁敏感电路和部件。也就是说
 
  1)首先,充分分析电子设备中可能存在的电磁干扰源及其性质,尽量消除或降低电磁干扰源的参数。
 
  2)其次,充分理解电磁干扰可能传播的路径,尽量截断该路径或降低与电磁干扰耦合的能力。
 
  3)最后,请充分识别易受电磁干扰的电磁敏感电路和设备,尽量避免受到电磁干扰的可能性。
 
  这样就需要采取措施消除或部分消除可能产生的电磁干扰,以减轻调试工作的压力。调试中分析了具体出现的电磁干扰,以及受电磁干扰的电路和部件的表现,找出电磁干扰源的位置和电磁干扰可能传播的路径,并采取相应的解决方案。
 

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