电磁干扰滤波技术
电磁干扰滤波技术
1.电源线上的干扰
如果用示波器观察一下电力电网，会发现50Hz的电压上叠加着各种各样的干扰电压，既有mV级的连续干扰，也有数百V甚至上千V的瞬态干扰。这些干扰对电网中的设备会产生不同程度的影响。这些干扰是从哪里来的呢？
我们可以将这些干扰分为自然干扰源和人为干扰源。典型的自然干扰源是雷电，空中发生雷电时，会伴随着强大的电磁场，电磁场会在空中的导体上感应出很高的电压，这就是干扰。雷电产生的干扰是如此之大，不仅能导致设备误动作甚至造成电路损坏。人为干扰源可以分为以下两种：
●功能性能量发射设备：这类设备靠发射能量工作，如无线电设备、雷达等，他们辐射到空间的能量会感应到电力线上，形成干扰。另外，这些设备也会通过电源线直接将能量泄漏到电网上。
●非功能性发射设备：这类设备不依靠发射能量实现特定功能。但它们工作时，会向外发射额外的电磁能量。与工业、医学上使用的高频仪器、信息处理设备、含马达的家用电器、使用可控硅的家用电器、开关电源等。这些设备在工作时会向空间和电网上发射电磁能量。
以往，当设备在干扰的作用下发生误动作时，人们往往会将注意力集中到提高设备抗干扰性上，想方设法使设备能够在干扰环境中正常工作。但这不是一个彻底的解决办法。就象人们意识到汽车尾气造成的污染会导致疾病，为了能够生存，虽然可以上街时戴上口罩，但这不是根本的解决办法。彻底的方法应该是控制尾气排放，形成一个良好的生存环境。
同样，对于日趋严重的电磁污染，根本的解决方法是限制设备的电磁泄漏。另一方面，对于设备在电磁干扰环境中正常工作的能力也需要一个定量的规定，这就导致了电磁兼容标准的产生。国家现在已将电磁兼容标准作为强制性标准实施，不满足这些标准的产品不能销售。
电磁兼容标准（GB9254,GB4343,GJB151A等）的内容：
1. 干扰发射：辐射发射；传导发射
2. 敏感度：辐射敏感度；传导敏感度；静电放电敏感度
电磁兼容标准对设备提出两个方面的要求，首先不能向空间环境发射过强的电磁能量，其次要对环境中的电磁干扰有一定的耐受能力。
2.电源线滤波器的作用
很多人认为电源线滤波器的作用是使设备能够电磁兼容标准中对传导发射传导敏感度的要求，但这是不全面的；后面将看到电源线滤波器对抑制设备产生较强的辐射干扰方面也很重要。严格的说，电源线滤波器的作用是防止设备本身产生的电磁干扰进入电源线，同时防止电源线上的干扰进入设备。电源线滤波器是一种低通滤波器，它允许直流或50Hz的工作电流通过，而不允许频率
较高的电磁干扰电流通过。。电源线滤波器是双向的，它既能防止电网上的干扰进入设备，对设备产生不良影响，使设备满足传导敏感度的要求；又能防止设备内的电磁干扰通过电通过电源线传到电网上，使设备满足传导发射的要求。
能够产生较强干扰的设备和对外界干扰敏感的的设备都要使用电源线滤波器。能够产生强干扰的的设备有：含有脉冲电路（微处理器）的设备、使用开关电源设备、使用可控硅设备、变频调速设备、含有马达的设备等。敏感电路如：使用微处理器的设备、小信号模拟电路等。
3.电源线上干扰的类型
电源线上的干扰电流按照其流动路径分为两类，一类是差模干扰电流，另一类是共模干扰电流。差模干扰电流是在火线和零线之间流动的干扰电流，共模干扰是在火线、零线与大地（或其它参考物体）之间流动的干扰电流，由于这两种干扰的抑制方式不同，因此正确辨认干扰的类型是实施正确滤波方法的前提。区分干扰电流是差模还是共模可以从三个方面进行判断：
a. 从干扰源判断：
雷电、设备附近发生的电弧、设备附近的电台和其它大功率辐射装置在电源线上产生的干扰是共模干扰；另外，如果发现电源线上的干扰是来自机箱内的线路板或其它电缆，则为共模干扰；这是因为通过空间感应在火线和零线上的干扰电流是同相位的。在同一电力线上工作的马达、开关电源、可控硅等会在电源线上产生差模干扰。
b. 从频率上判断
差模干扰的频率主要集中在1MHz以下，而共模干扰的频率一般分布在1MHz 以上。这是由于共模干扰是通过空间感应到电源线上的，这种感应只有在干扰信号频率很高时才容易发生。
c. 用仪器测量
如果有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量。电流卡钳实际上是一个绕在磁芯上的线圈，当被测电缆穿过卡钳时，就形成了一个变压器；被测导体相当于变压器初级，卡钳中的线圈相当于变压器次级，电缆上的信号会耦合到卡钳中的线圈上，用频谱分析仪可以检测出来。
判断步骤如下：
●步骤一：将卡钳卡在火线或零线上，记录下某个感兴趣频率的干扰信号的强度l（f1）
●步骤二:将卡钳同时卡住火线或零线，若观察不到l（f1），则l（f1）完全是差模干扰，其中不含共模成份；，若还能观察到l（f1），则l（f1）中包含共模干扰成份，要判断是否仅含共模成份，需进行步骤三的判别。
●步骤三：将卡钳分别卡住火线或零线，若两根线上测得的l（f1）的幅度相同，则l（f1）仅含共模成份；若不相同，则l（f1）中还包含差模成份。
4. 电源线滤波器的基本原理
电源线滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成，它允许直流或
50Hz电流通过，对频率较高的干扰信号则有较大的衰减。由于干扰信号有差
模和共模两种，因此电源滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。
地线一般是金属机箱，当设备机箱不是金属材料时，滤波器的地线一般与安全地相连；但由于安全地的阻抗很大，滤波器对共模干扰的衰减效果将大大降低。
5. 电源线滤波器的主要指标
当我们选用电源线滤波器时，应主要考虑三个方面的指标；首先是电压/电流，其次是插入损耗，最后是结构尺寸。由于滤波器内部一般是经过灌封处理的，因此环境特性不是主要问题。但是所有的灌封材料和滤波电容器的温度特性对电源滤波器的环境特性有一定的影响。
a）电压、电流对使用效果的影响
电源有交流直流之分，与此相对应，许多厂家的电源线滤波器也分为交流和直流两种。从原理上讲，交流电源线滤波器既可用在交流电源上，也可在直流电源上使用；但直流电源线滤波器不能用在交流的场合，这主要因为直流滤波器中的电容器的耐压较低，并且有可能其交流损耗较大，导致过热。即使直流滤波器耐压没有问题，由于直流滤波器中使用了容量较大的共模滤波电容器，如果在交流的场合会产生漏电流超标的问题。因此，直流电源线滤波器绝对不能用在交流的场合。交流滤波器用在直流场合，从安全的角度看没有问题，但要付出成本和体积的代价；在样机阶段，如果手头正好有交流滤波器，可以代替直流滤波器。
当电源线滤波器的工作电流超过额定电流时，不仅会造成滤波器过热，而且会导致滤波器的低频滤波性能降低。这是因为滤波器中的电感在较大电流的情况
下，磁芯会发生饱和现象，使实际电感量减小。因此，确定滤波器的额定工作电流时，要以设备的最大工作电流为准，确保滤波器在最大电流状态下具有良好的性能，否则当干扰在最大工作电流状态下出现时，设备会受到干扰或传导发射超标。
在确定滤波器的额定电流时，要留有一定的余量；特别是人们习惯上对交流电称“有效值”，而不是交流电的“峰值”，留有一定余量是非常有必要的。一般滤波器的额定电流值应取实际电流值的1.5倍。
b) 插入损耗对使用效果的影响：
从抑制干扰的角度考虑，插入损耗是最重要的指标。插入损耗分为差模插入损耗和共模插入损耗。
6.影响电源线滤波器外形尺寸的因素
由于许多设备在设计之出并没有考虑干扰滤波的问题，因此安装滤波器的空间往往是一个很棘手的问题、。即使在设计时考虑到了电磁兼容的问题，人们往往会认为电源线滤波器是一个可有可无的选装件，不愿意提供较大的空间。由此造成人们在选用滤波器时，经常将滤波器的体积作为一项重要的指标来考虑，总是希望滤波器的体积越小越好。
为什么两个滤波器的额定电流都是10A，而它们的体积会相差很多？你会毫不犹豫的选择体积较小的一种？滤波器的体积主要由滤波电路中的电感所决定，电感线圈的体积越大，滤波器的体积越大。以下因素影响电感的体积：
a)额定电流：当滤波器的额定工作电流较大时，电感线圈会使用较粗的导线绕
制，这自然会增加体积；另外，为防止磁芯发生磁饱和现象，往往要使用体积较大的磁芯，这会增加体积；
b)低频特性：当需要滤波的干扰信号频率较低时，共模扼流圈和差模扼流圈的电感量都需要很大，导致电感元件的体积增加。例如开关电源的频率越低，则需要滤波器中的电感量越大；
表-1 给出了滤波器中共模电感与电磁兼容标准和开关电源频率的关系。
通过以上的分析，你是否还在刻意的追求滤波器的体积小？体积小的滤波器已使用了体积小的电感元件，它的电感为什么能小？是牺牲了电流容量，还是牺牲了低频特性？付出这些代价后，是否还能满足最核心的要求——抑制电磁干扰？
另外，当滤波器的体积较小时，内部器件一定靠得很近，这会降低滤波器的高频滤波性能，导致设备的辐射发射超标。这在实际使用中要特别注意
表-1
电磁兼容标准
共模电感的电感量（mH）
7.选用电源线滤波器是怎样确定所需要的插入损耗
首先在设备的电源入口处不安装滤波器，对设备进行传导发射和传导敏感度的测量，并与要满足的标准进行比较，看两者之间相差多少分贝，滤波器的作用是弥补上这个差距。以抑制设备的传导发射为例，给出了确定滤波器插入损耗的过程。首先将设备的传导发射值最大包络线（a）与标准给出的限制值线（b）
相比较，计算其差值得到需要的插入损耗值（c）。由于电源线滤波器是低通滤波器将插入损耗线（c）变换为低通滤波器插入损耗的形式（d），（d）就是滤波器需要的插入损耗值。
注意: （d）并不是低频滤波器的特性，而是一个带阻滤波器的特性，这是考虑到实际滤波器的非理想性（见下一节）。
但如果从厂家的产品样本上选择插入损耗值满足（d）的滤波器，十有八九会失败。因为厂家产品样本上的数据是在滤波器两端阻抗为50Ω的条件下测得的，而实际使用条件并不是这样。因此在实际使用条件下，滤波器的插入损耗会有所降低。为了保险起见，在从产品样本中选择滤波器时，应加20dB的余量，这就得到了（e）。从样本上选择滤波器，其插入损耗应满足（e）的要求。
8.实际电源线滤波器与理想滤波器的差距
理想的电源线滤波器是低通滤波器，但实际的电源线滤波器通常是带阻滤波器。造成这种差别的原因是电容器和电感器的非理想性。
电容器的引线是有电感的，而电感线圈上又存在着寄生电容，尽管这些电感、电容很小，但当频率较高时，它们的影响是不能忽略的。因此由实际电感、电容器构成的低通滤波器电路在频率较高时，就变成了一个带阻滤波器电路。此外，高频时器件之间的耦合也是造成滤波器在高频区间插入损耗减小的一个原因。从图可以看到，器件之间的距离对滤波器的高频性能有很大的影响。这种影响在1MHz时就已经很明显了。
因此，即使滤波器的电路结构完全相同，由于器件的特性不同、器件的安装方
式的不同、内部结构的不同，它们的高频性能会差很多。滤波器的电路结构仅决定了滤波器的低频特性。要想提高滤波器的高频性能，生产时需要从许多方面注意制作工艺，如选用电感小的电容器、制作寄生电容小的电感、焊接时电容器的引线尽量短、在内部采取适当的隔离等。
9. 电源线滤波器高频插入损耗的重要性
许多人认为，既然传导发射极限值的频率上限30MHz，那么就没有必要对滤波器的高频衰减提出要求。这是一个误解，也正是存在这种错误的概念让许多人在使设备满足电磁兼容标准的过程中走了很长弯路，浪费了大量的时间和经费。
由于设备上的电缆是高效的辐射天线，当电缆上有高频传导电流时，会产生强烈的辐射，使设备不能满足辐射发射极限值的要求。因此，当电源线上有高频干扰电流时，同样也会产生辐射，使设备的辐射发射超标。对于一个没有电磁兼容经验的人来说，这个问题是很难发现的；因为当他所开发的设备辐射发射超标时，它会从机箱、信号电缆等环节检查（这是许多教科书和培训班中所介绍的），而根本想不到会是电源线的问题。
特别是设备的电源线传导发射已经满足了标准要求时，它绝想不到应再次检查电源线是否有问题，所以，电源线滤波器的高频特性是十分重要的。
特别提示：当设备的辐射发射不合格时，别忘记检查电源线的共模传导发射，很多场合辐射发射的超标时由于电源线上的共模电流造成的。
10.将电源线滤波电路直接安装在线路板上的利与弊
电源线滤波器的电路是如此简单，一个诱人的想法是直接将滤波电路安装在线路板上的电源线入口处，这样既能够节省空间，又能够降低成本；另外，由于滤波器的实际衰减特性与它所连接的网络有关，因此在实际使用中不可避免地要对滤波器的参数要进行调整；将滤波器安装在线路板上，能够很方便的按照电路情况进行调整。
将滤波电路直接安装在线路板上从电路的角度看是完全可行的，但是从电磁干扰滤波的实际情况看，有些问题。首先，如果希望滤波器具有良好的高频特性（其重要性前面已经论述），Y电容的引线必须短，且应直接连接到金属壳上；当滤波电路器件安装在线路板上时，这一点是很难做到的，除非在设计线路板和安装结构时考虑这个问题。其次，机箱内线路板、电缆产生的辐射会直接感应到滤波器电路上的各个部位，导致滤波器电路失效。这个问题在高频时尤为突出。从理论上讲，只要能够妥善解决以上的两个问题，将滤波电路直接安装在线路板上是完全可以的。
11.一个灵活的方案
如上所述，将滤波电路直接安装在线路板上有许多好处；特别是设备功率较大或干扰频率较低时（电源线滤波器的体积往往较大）、将滤波电路直接安装在线路板上的方案更值得考虑。但是要解决上面所提到的高频滤波问题，又是一个难点。
为了使设计人员方便的解决这个问题，本公司提供的方案是关键的器件安装在
机箱面板上的内含电容滤波网络的插座。这个插座内部安装了共模扼流圈和滤波电容器，电容器的安装严格遵循引线最短、前后隔离的原则。之所以仅使用共模滤波网络，是因为差模干扰已被线路板上的滤波器滤除，感应到电源端口上的都是共模电流。
按照用户的特殊要求，滤波电容可以采用穿心电容；当使用穿心电容时可以将滤波的有效频率范围提高到1GHz以上。
12. 电源线滤波器的正确安装方法
电源线滤波器从外观上看是一个两端口网络，许多人认为只要按照接线图将滤波器串在设备和电源之间就可以了。这是一个十分错误的概念。下面通过讲几种连接方法的错误所在，使你了解和掌握应该怎样正确的安装电源线滤波器。a）电源输入线过长
这是一个很常见的错误；人们在安装滤波器时，通常并不注意安装位置，而是在机箱内随便找一个方便的位置，将滤波器固定好，然后将导线连接上，这样就容易犯图示错误；这里的错误是滤波器的电源输入端导线过长，其后果是电网上的干扰进入设备后，还没有经过滤波器，就通过空间耦合到线路板上，对电路造成干扰。而设备内的干扰会直接感应到电源线上，传出设备。一定要记住，我们所涉及的电磁干扰都是频率较高的，它们极易辐射和通过空间耦合。发生这种错误的另一种情况是，大部分设备的电源输入口安装在设备后面板，而电源开关、指示灯等元件安装在设备的前面板；这样电源线进入设备前面板后，先连接到前面板，然后再连接到滤波器上；这时，尽管滤波器据电源线入
口很近，但是仍会出现同样的错误。
特别提示：不仅滤波器安装的位置要靠近电源线的入口，而且滤波器的电源输入线要短
b）滤波器输入线、输出线靠的过近：
滤波器的输入线和输出线捆扎在一起。这样，高频干扰信号实际会通过输入线和输出线发生耦合，而将滤波器旁路掉。
c）滤波器接地不良：
首先，我们必须明确滤波器的外壳必须“接地”，即必须接金属或屏蔽机箱，这从滤波器的电路中可以看出，只有当共模电容接地时，才能够将线路上的共模干扰旁路掉；同时为了对高频起到有效的旁路作用，要求电容的引线越短越好。当滤波器没有接地时，电路中的共模滤波电容实际起不到作用的。
正是为了接地，滤波器的外壳上通常有一个专用的地线接线端子。虽然这个接线端子的目的是为了方便的安装接地导线，但其却造成了一种滤波器使用中常见的错误；人们通常认为只要将这个接地端子接地就可以了，因此在实际设备中，常常见到人们用一根长导线将滤波器连接到设备机壳上，这时，这根地线基本形同虚设，因为在高频时，长导线的阻抗是很大的，根本起不到对干扰有效的旁路作用。下表给出了不同直径、不同长度的导线在不同频率下的阻抗。正确的安装方式是将滤波器的外壳大面积贴在金属壳的导电表面上。滤波器的理想安装方式：滤波器直接贴在电源入口处，并在接触面上使用电磁屏蔽衬垫，利用外壳实现隔离。
另外下面的安装情况也都是不正确的：滤波器与设备金属壳之间有绝缘漆、滤波器根本没有接地、或者通过紧固螺钉连接。
导线的阻抗（Ω）（导线长度＝１０厘米）
频率（Hz）
直径＝６．５ｍｍ
直径＝２．７ｍｍ
直径＝０．６５ｍｍ
特别提示：导线的直流电阻和交流阻抗是完全不同的，滤波器绝不能靠单根导线接地，而要与设备金属外壳之间有大面积的导电接触。
13.要注意信号电缆对电源线传导发射的影响
由于电源线和信号电缆线通常安装在一块面板上，因此电源线和信号电缆线之间的耦合是不可避免的。这时，尽管电源线经过精心处理，完全没有问题，但是在测量时会出现传导发射超标的现象。这种干扰实际是从信号电缆上耦合过来的。这时如果不对信号电缆进行处理，传导发射是无法达标的。实际上，当信号电缆上有较强的传导干扰时，还会导致设备的辐射发射超标。因此，遇到这种情况，一定要对信号电缆采取措施，如采取屏蔽或在接口处使用滤波器或滤波连接器。
判断这种情况，只要将电源线周围的电缆拔掉，再次测量设备的传导发射，观察是否仍然超标；如果不超标了，说明是信号电缆的影响。
14. 信号线滤波器的作用
信号线滤波器的主要作用是解决空间电磁干扰问题，例如设备向空间辐射较强的电磁干扰，或者设备对空间的电磁干扰敏感等问题。前面看到的信号线电缆和电源线电缆之间的耦合导致传导发射在高频超标的现象，就是由于信号线上的高频干扰通过空间耦合到了电源线上造成的。出现这种现象是因为信号电缆本身就是一条效率很高的辐射和接收天线，它造成的危害如下：
1）造成很强的超标辐射：机箱内的电磁能量在电缆上感应出共模电压和电流，共模电流在电缆上流动，产生了共模辐射。这种辐射往往是设备超标辐射的主要原因。
2）设备周围环境空间的电磁能量被电缆接收到后，形成共模电流，沿着导线传进机箱，一方面对与电缆直接连接的电路产生干扰，另一方面借助导线再次辐射，对机箱内的其它电路（没有直接与电缆连接的电路）造成干扰。
3）造成屏蔽体或隔离层被破坏，产生这种作用的原因也是电缆对电磁波的接收和再次辐射，导致电磁能量通过电缆泄漏，从现象上看就是屏蔽体的屏蔽效能降低。
理论和实践均表明：设备上的电缆是电磁兼容上最薄弱的环节。信号线滤波器的作用就是解决上述三个方面的问题。下面的结论是十分重要的:
任何穿过屏蔽体或隔离体的导线或电缆都会破坏原有的屏蔽效果或隔离效果，对这些导线，必须采取滤波措施。
信号线滤波以共模滤波为主。这是因为电缆上感应的电流一般都是共模形式的，而对信号电缆上传输的差模信号，希望不产生任何影响。
15.怎样在线路板上安装信号线滤波器
当设备出现了电磁干扰问题时，许多有经验的工程师会在电缆的端口上安装滤波电路（例如滤波电容、ＲＣ滤波电路、ＬＣ滤波电路等），但经常达不到预期的效果。这是因为我们忽视了两个原因，一个是电缆上需要滤波的电磁干扰往往都是频率很高的电磁信号（无论是接收到的空间干扰，还是设备内传导到电缆上的干扰），而我们所作的大部分滤波电路对高频干扰的滤波效果都是很差的（由于电容的引线电感、空间的寄生参数等）。另一个原因是，滤波器的安装方式有问题（滤波器接地不良，滤波器的输入输出端有耦合、空间耦合将滤波器旁路掉等），进一步降低了滤波器的高频滤波性能。要获得预期的效果，需要注意以下几点：
１）高频特性较好的滤波器件
三端电容是一种特殊结构的电容器，它与普通电容器的区别在于，它有三根引线，其中一个电极上有两根引线。这样一个微小的改变，却使电容器的滤波效果发生了很大的改善。普通电容的引线电感对于电容的高频滤波的作用是有害的，而三端电容却巧妙地利用了引线电感，构成了一个Ｔ型低通滤波器。三端电容的高频滤波效果比普通电容改善了很多。如果在三端电容的两根连在一起的引线上分别安装一个铁氧体磁珠，则会大大增加Ｔ型滤波器的滤波效果。这就是我们常说的片状滤波器。
２）滤波器良好的接地
无论采用什么器件，这一点都是十分重要的。即使对于三端电容器，如果接地引线过长，引线的电感也是十分有害的，会使滤波性能大打折扣。对于滤除差模干扰的滤波器，只要在布线时保证等效成电容的引线的走线尽量短就可
电子知识 随着电子设备、计算机和家用电器的大量涌现与广泛普及，电网干扰正日益严重并形成一种公害，因为这个干扰可导致电子设备无法正常工作。特别是瞬态电磁干扰，其电压幅度高、上升速率快、持续时间短、随机性强、容易对数字电路产生严重干扰，常使人们防不胜防，这已引起国内外电子界在高度重视。电磁干扰滤波器（EMI FILTER）亦称电源噪声滤波器，是近年来被推广应用的一种组合器件，它能有效的抵制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力系统的可靠性。因此，被广泛应用于智能化温度测控系统、电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源等领域。 一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用 1、构造原理 2、基本电路及典型应用 二、电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法 1、主要技术参数 IBIS模型是一种基于V/I曲线对I/O BUFFER快速准确建模方法，是反映芯片驱动和接收电气特性一种国际标准，它提供一种标准文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数，非常适合做振荡和串扰等高频效应计算与仿真。 IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一标准IBIS文件中如何记录一个芯片驱动器和接收器不同参数，但并不说明这些被记录参数如何使用，这些参数需要由使用IBIS模型仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际仿真，需要先完成四件工作：获取有关芯片驱动器和接收器原始信息源；获取一种将原始数据转换为IBIS格式方法；提供用于仿真可被计算机识别布局布线
信息；提供一种能够读取IBIS和布局布线格式并能够进行分析计算软件工具。 IBIS模型优点可以概括为：在I/O非线性方面能够提供准确模型，同时考虑了封装寄生参数与ESD结构；提供比结构化方法更快仿真速度；可用于系统板级或多板信号完整性分析仿真。可用IBIS模型分析信号完整性问题包括：串扰、反射、振荡、上冲、下冲、不匹配阻抗、传输线分析、拓扑结构分析。IBIS尤其能够对高速振荡和串扰进行准确精细仿真，它可用于检测最坏情况上升时间条件下信号行为及一些用物理测试无法解决情况；模型可以免费从半导体厂商处获取，用户无需对模型付额外开销；兼容工业界广泛仿真平台。 IBIS模型核由一个包含电流、电压和时序方面信息列表组成。IBIS模型仿真速度比SPICE快很多，而精度只是稍有下降。非会聚是SPICE模型和仿真器一个问题，而在IBIS仿真中消除了这个问题。实际上，所有EDA供应商现在都支持IBIS模型，并且它们都很简便易用。大多数器件IBIS模型均可从互联网上免费获得。可以在同一个板上仿真几个不同厂商推出器件。 IBIS模型是一种基于V/I曲线对I/O BUFFER快速准确建模方法，是反映芯片驱动和接收电气特性一种国际标准，它提供一种标准文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数，非常适合做振荡和串扰等高频效应计算与仿真。 IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一标准IBIS文件中如何记录一个芯片驱动器和接收器不同参数，但并不说明这些被记录参数如何使用，这些参数需要由使用IBIS模型仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际仿真，需要先完成四件工作：获取有关芯片驱动器和接收器原始信息源；获取一种将原始数据
電抗器與電磁干擾濾波器 1.输入电抗器 通用变频器的整流部分采用了二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电解电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为了消除谐波，可采用以下对策： 1.1增加变频器供电电源内阻抗 通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越小，谐波含量越大。当电源内阻为4%时，可以起到很好的谐波抑制作用。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。 1.2安装电抗器 安装电抗器实际上是从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装输入电抗器，抑制谐波电流,提高功率因数以及削弱输入电路中的浪涌电压、电流对变频器的冲击，削弱电源电压不平衡的影响，一般情况下，都必须加进线电抗器。交流电抗器的结构是在三相铁心上绕上三相线圈，实物外形如图4所示。由于电抗器是长期接入电路的，故导线截面积应足够大，应能允许长时间流过变频器的额定电流。 图4三相交流电抗器（AC REACTOR）实物图 其实，大多数变频器说明书中的选配件连接图上，往往都有加装输入电抗器这一部分的，如图5所示。但在实际安装过程中，用户的要求是价格低、满足使用要求就行了，使得技术人员在安装中也往往将输入电抗器“省略”掉了，虽然安装初期并无异常现象。殊不知，这样给日后的运行带来无尽的后患。 图5 输入电抗器和直流电抗器连接示意图 例如，在某地安装了一台小功率变频器，先后出现了烧毁三相整流桥的故障。变频器为2.2 kW，所配电机为1.1 kW，且负载较轻，运行电流不到2 A，电源电压在380 V左右，很稳定。因而现场看不出什么异常。但先后更换了三台变频器，运行时间均不足二个月，检查都是三相整流桥烧毁，原因何在？赴现场全面检查，发现在同一车间、同一供电线路上还安装了另两台大功率变频器，三台变频器既有同时运行、也有不同时起/停的可能。根据现场分析后认为，大功率变频器的运行与起停，就是小功率变频器损坏的根源所在。这是为什么？流入两台大功率变频器的非线性电流，使得电源侧电压（电流）波型的畸变分量大大增加（相当于在现场安装
现代人们的日常生活可以说离不开电磁波，这是因为没有电磁波，也就没有现代的无线电通讯，这样要使用手机打电话、收看电视节目都将是不可能的事情，现在的人们很难想象，如果没有邮电、电话、电报、电视、广播的世界将会是什么样子，电磁波在帮助人们实现美好的梦想、给人类带来极大方便的同时，也不可避免地带来一些危害。 一、什么是电磁波？ 电磁波是电场和磁场在空间的传播而形成，它可以在真空或在介质中传播，在真空中，电磁波的传播速度最快，为3×103m/s，这个数值也是物体运动的极限速度，可见光、微波和γ射线都属于电磁波。 二、电磁波的特性 通过做磁铁实验就会发现，磁场的穿透能力非常强，不论是薄木片、垫板、铁片、铝箔纸还是手掌，都无法阻隔电磁波，电磁波中的磁场，与磁铁的磁场一样，它们都是无孔不入，并且具有很强的穿透力。 三、电磁波的产生与危害 由于电磁波的频率会发生变化，因此很容易对人们产生伤害。例如，在家庭照明电路中使用的是交流电，它的频率每秒钟正、反变化50次，也就相当于磁
场的方向每秒钟变化50次，这样变化的磁场可以使人体中产生变化的电流，从而会对人体产生一定的危害作用，对一般情况下使用的小磁铁来说，因为其南、北极固定不变的，因此不至于对人体产生危害， 在我们的日常生活中，到处都充满了电磁波，只要是使用家用电器，就不可避免地会产生电磁波，例如，电风扇、吹风机、果汁机、微波炉、电冰箱、洗衣机、电视机、空调器等这些家用电器在使用的过程中都会产生电磁波，就连墙壁中安装的照明暗线，也可以使电磁波检测笔哔哔叫，因而大家在睡觉时最好不要靠近装有电线的墙壁，以防因电磁波的影响而难以好好的休息。 我们经常使用的手机，它在接打电话时产生的电磁波还是比较强的，如果你是在电脑前接打电话，常常会发现电脑屏有明显的屏幕闪烁感；若是在正在播放节目的收音机前接打手机，收音机也会受到极大的干扰，影响收听的效果；大家看电视时，时常会发生图像抖动和“雪花”现象，这也是因为受到附件其它电器产生电磁波干扰的缘故。 微波炉工作时产生的微波也是很强的电磁波，有人曾经通过实验发现，微波炉工作时产生的微波能够抑制植物的生长！大家可能会觉得不可思议，然而这确是不争的事实，实验过程是这样的，将四盆绿豆苗分别放在微波炉中被微波照射约5s、10s、15s、20 s后，移出置于空旷处，另外一盆完全不照射微波，作为实验控制组，仔细观察这五盆绿豆苗每天的生长进度，发现不受微波照射的实验控制组，绿豆苗生长正常；经过微波照射后的那四盆绿豆苗中，只有照射5s的
EMC技术一_电磁干扰的现象，产生条件与兼容标准 (2011-10-14 09:24) 分类：专业学习 一,电磁干扰的现象 一个典型的电磁干扰现象是电视机屏幕上的干扰条纹。这些条纹来自附近的数字设备，例如个人计算机、VCD、DVD或其它数字视频设备。 根据电磁理论，导体中变化的电流会产生电磁场辐射，电流变化率（频率）越高，则辐射效率越高。因此任何依靠高频电流工作的电子设备在工作时都会产生电场波辐射。这些电场波会对附近的敏感设备产生干扰。 数字视频设备与电视接收机之间的干扰问题之所以十分突出，就是因为电视机是灵敏度很高的电场波接收设备，而数字脉冲信号中含有丰富的高次谐波，这些高次谐波的辐射效率很高。 电磁兼容三要素：任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三个要素入手进行分析，查清这三个要素是什么，然后根据具体情况，采取适当的措施消除其中的一个。 二,产生电磁干扰的条件: 1,突然变化的电压或者电流即dv/dt或者di/dt很大.2,辐射导线或者传导天线.当电压或电流发生迅速变化时，就会产生电磁辐射现象，导致电磁干扰。 因此，最近电磁干扰问题日益突出的主要原因之一就是脉冲电路（数字电路、脉冲电源）的大量应用。凡是存在这种电压或电流突然变化的地方，都要考虑电磁干扰问题 三,常见的干扰源. 环境中的电磁干扰分为自然的和人为的两种。 自然干扰源：雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串小随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪声是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪声则随着太阳的活动情况剧烈变化。自然界的噪声主要会对通信造成干扰。 人为干扰源：电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大的 dV/dt或dI/dt。dV/dt或dI/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定的功能，例如，无线通信、雷达和其它功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dV/dt、dI/dt，会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。 随着电子技术的广泛应用，电磁污染的情况越来越严重。
电磁干扰滤波电容器使用方法 电容器是电路中最基本的元件之一，利用电容滤除电路上的高频骚扰和对电源解耦是所有电路设计人员都熟悉的。但是，随着电磁干扰问题的日益突出，特别是干扰频率的日益提高，由于不了解电容的基本特性而达不到预期滤波效果的事情时有发生。本文介绍一些容易被忽略的影响电容滤波性能的参数及使用电容器抑制电磁骚扰时需要注意的事项。 1电容引线的作用 在用电容抑制电磁骚扰时，最容易忽视的问题就是电容引线对滤波效果的影响。电容器的容抗与频率成反比，正是利用这一特性，将电容并联在信号线与地线之间起到对高频噪声的旁路作用。然而，在实际工程中，很多人发现这种方法并不能起到预期滤除噪声的效果，面对顽固的电磁噪声束手无策。出现这种情况的一个原因是忽略了电容引线对旁路效果的影响。 实际电容器的电路模型如图1所示，它是由等效电感（ESL）、电容和等效电阻（ESR）构成的串联网络。 图1 实际电容器的等效电路 理想电容的阻抗是随着频率的升高降低，而实际电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性，在频率较低的时候，呈现电容特性，即阻抗随频率的增加而降低，在某一点发生谐振，在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。在谐振点以上，由于ESL的作用，电容阻抗随着频率的升高而增加，这是电容呈现电感的阻抗特性。在谐振点以上，由于电容的阻抗增加，因此对高频噪声的旁路作用减弱，甚至消失。 电容的谐振频率由ESL和C共同决定（与ESR无关），电容值或电感值越大，则谐振频率越低，也就是电容的高频滤波效果越差。ESL除了与电容器的种类有关外，电容的引线长度是一个十分重要的参数，引线越长，则电感越大，电容的谐振频率越低。因此在实际工程中，要使电容器的引线尽量短，电容器的正确安装方法和不正确安装方法如图2所示。
电磁污染的危害及防治 摘要：电磁污染已经成为继大气污染、水污染、土污染和噪声污染后威胁人类健康的第五大污染。通过对电磁污染对人体的危害及作用机理、电磁辐射标准与防护等方面的研究进展进行探讨和综述，了解电磁污染对人体的危害及作用机理，为开展电磁辐射危害因素检测与评价及采取防护措施和今后的深入研究提供基础资料。 关键字：电磁污染，危害和防治 随着现代科学技术的飞速发展, 一种新的环境污染——电磁辐射污染日趋严重, 电波干扰导致的社会公害, 已急迫地提到议事日程。电磁污染已经成为继大气污染、水污染、土污染和噪声污染后威胁人类健康的第五大污染，联合国人类环境会议将这种看不见、摸不着、而实际存在的污染定为必须抑制的公害之一。 电磁辐射属于物理性污染。一方面，电器和电子设备在工业生产、科学研究和医学卫生等各个领域都得到了广泛的应用，随着经济、技术水平的提高，其应用的范围还将不断扩大和深化；另一方面，各种视听设备、微波加热设备等也被广泛用于人们的生活之中，应用范围越来越广，功率设备越来越大。所有这些都会导致电磁辐射的大幅增加，直接威胁人类的身心健康。例如：北京电台附近的洒仙桥二中, 因电台电磁辐射污染学校已被迫停办, 杭州市的浙江省经济电台干扰附近新建的香料厂, 由于电磁辐射污染, 香料厂电气开关屡屡打火, 香料厂生产原料为酒精易着火, 投资几千万元建的香料厂因电磁辐射污染直到目前不能投产。武汉电视发射塔建在龟山之上, 而其山坡处建有豪华青山宾馆, 日本等国外宾客不敢在青山宾馆内居住, 怕电磁辐射污染危害身体健康。沈阳电视塔建在南湖处, 电视塔周围居民因电磁辐射污染提出强烈抗议。这些都是电磁污染给人们生产生活和身心健康所带来的
电磁干扰诊断技巧实例分析 一.前言 关于电磁干扰的对策，许多刚接触的工程师往往面临一个问题，虽然看了不少对策的书籍，但是却不知要用书中的那些方法来解决产品的EMI问题。这是一个很实际的问题，看别人修改似乎没什么困难，对策加了噪声便能适当的降低，而自己修改时下了一大堆对策，找了一大堆的问题点，却总不能有效地降低噪声。 事实上，这往往也是EMI修改最耗时间的地方，笔者把一些基本的判断方法做详细的介绍，以提供刚入门或正面临EMI困扰问题的读者参考，整理了一些原则与判断技巧，希望能够对读者有帮助。 二. 水平、垂直判断技巧 EMI的测试接收天线分为水平与垂直二个极化，亦即要分别测试记录此二个天线方向的最大读值，噪声必须要在天线为水平及垂直测量时皆能符合规格，测量天线要测量量水平及垂直二个方向，除了要记录到噪声最大时的读值外，也能显示出噪声的特性，由这个特性的显示，我们可初步判断造成EMI问题的重点，对于细部的诊断是很有帮助的，通常这个方法是很容易为修改对策人员所忽略。在本期的分析中，笔者要介绍几种EMI的判图技巧，也就是如何从静态的频谱分析仪所得到的 噪声频谱图做初步的分析，另外也会介绍一般对策修改人员最常用的一些动态分析技巧。 许多工程师常常花了许多时间与精神，却感觉无法掌握到重点，可能就是缺乏基本分析的技巧，在噪声的判断上有一些混淆，如果能够掌握一些分析方法，可以节省不少对策的时间。这里所提的一些方法，一直被不少资深的EMI工程师视为秘诀，因为其中往往是累积了多年的心得与经验才体悟出来的方法，而这些方法通常都是非常有效的。 实例一水平与垂直读值的差异 说明：
1.这是Modem&Telephone的产品，读者可以很明显地看出来，天线水平时的噪 声和垂直时的噪声有很大的差异，那么这其中代表了什么意义呢？ 分析讨论 要清楚的认识这个问题，首先必须要了解天线的基本理论，我们先假设发射与接收天线皆为偶极天线。 发射天线接收天线 上图为当发射天线与接收天线同方向时，由于所产生的电磁波极化相同，故此时接收天线可得到最大的共振接收强度 发射天线接收天线 当发射天线与接收天线不同方向时，则由于发射天线的电磁波为水平极化，而接收 天线的电磁波为垂直极化，故在共振接收的强度上最小。 以上述这个观念来分析水平与垂直噪声的强度差异，当接收天线为水平时噪声强度较高，可以推测此噪声来源主要是由产品内或外的水平线所造成，而当接收天线为垂直时噪声强度较高，可以推测此噪声来源主要是由产品内或外的垂直线所造成，也就是从天线共振的角度去思考问题，把产品的辐射源也想象成一假想的天线，那么在相同方向其所造成的共振效应会最大。 以这个观点来看问题有时往往很快能找到问题的重点，尤其是一些比较复杂的产品其内部及外部皆有许多导线、连接线的产品，如果能先以水平、垂直的读值做初步的分析，则比较不容易误判造成噪声的机制。 实例二水平与垂直读值的差异
电磁兼容及电源滤波器概述 近年来，电磁干扰问题越来越成为电子设备或系统中的一个严重问题，电磁兼容技术已成为许多技术人员和管理人员十分重视的内容。原因是：1.电子设备的密集度已成为衡量现代化程度的一个重要指标，大量的电子设备在同一电磁环境中工作，电磁干扰的问题呈现出前所未有的严重性；2.现代电子产品的一个主要特征是数字化，微处理器的应用十分普遍，而这些数字电路在工作时，会产生很强的电磁干扰发射。不仅使产品不能通过有关的电磁兼容性标准测试，甚至连自身的稳定工作都不能保证；3.电磁兼容标准的强制执行使电子产品必须满足电磁兼容标准的要求；4.电磁兼容性标准已成为西方发达国家限制进口产品的一道坚固的技术壁垒。入世后，这种技术壁垒对我们的障碍会更大。 一电磁兼容概述 电磁兼容定义（Electromagnetic Compatibility即EMC） 国军标（GJB72-85）中给出电磁兼容的定义是：“设备（系统、分系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其他设备（系统、分系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。” 名词解释： 电磁骚扰Electromagnetic disturbance： ——任何可能引起装置、设备或系统性能低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。 注：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化”。 （EMI）电磁干扰Electromagnetic interference : ——电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。从直流到300GHZ。 （RFI）射频干扰 Radio frequency interference: ——不需要的无线电噪声（广播）频率在 10KHZ---1000MHZ。（EMP）电磁脉冲Electromagnetic pulse: ——宽带高密度瞬变现象，如闪电、核爆炸。 （ESD）静电放电Electrostatic discharge: ——由静电磨擦产生的瞬变现象。
智能家居中的电磁干扰危害很大！ （对高密集的电子设备，对用户，对于系统信息安全等方面都有不可估计危害） 通信： 1，电磁干扰大，信噪比就会下降，使无线电通信距离变短。 2，电视屏幕上会出现讨厌的明暗条纹、雪花、闪烁和抖动 3，无法收听收音机 健康： 1，容易引起电子心脏起搏器停搏 2，孕妇因受到电磁辐射容易造成流产 3，电磁辐射可导致中枢神经系统机能障碍和植物神经功能紊乱、眼睛损 伤、诱发癌症或免疫缺陷性疾病 仪器： 1，电磁干扰会使信号发生畸变失真 2，图像显示系统会变得模糊并出现差错 3，电磁干扰使数字系统误码率增大，降低了信息的可靠性 4，使指针指示错误、抖动和乱摆，降低系统使用功能 5，自动控制系统受到电磁干扰时，可能出现失控、误控或误动作 其余： 1，误燃，误爆（对于燃气管道等特殊位置） 2，电磁泄密，可能造成信息的泄密 电磁干扰的危害 在电磁环境中，电磁干扰造成的危害是各种各样的，可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。 在美国发生的两个例子，可以说明电磁干扰的严重性。曾经有一个钢铁厂，由于起吊溶融钢水包的天车的控制电路受到电磁干扰，以致使一包钢水被完全失控地倾倒在车间的地面上，并且造成了人员伤亡。另一个例子是，一个带有由生物电控制假肢的残疾人，驾驶一辆摩托车，途经高压送电线下方，由于假肢控制电路受到干扰而摩托车失控，导致了不应发生的灾难。 当然，以上两例是比较突出的。下面还可以举出一些电磁干扰可能造成的危害： a）扰电视的收看、广播收音机的收听。在我国出现过由于塑料加工高频热合机干扰收看电视而引起居民与工厂的纠纷。 b）在数子系统与数据传输过程中数据的掉失。 c）在设备、分系统或系统级正常工作的破坏。 d）医疗电子设备（例如：医疗监护议、心电起搏器等）的工作失常。 e）自动化微处理器控制系统（例如：汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统）的工作失控。 f）导爆装置的工作失常。 g）起爆装置的无意爆炸。 h）工业过程控制功能（例如：石油或化工）的失效。 除以上所举的例子之外，强电磁场还会对生物体造成影响，一般认为其效应可以分为热效应与非热效应。对于热效应，随着射频入射功率密度的逐渐增加，可出现血流加快、血液分布较少部位的局部体温升高、酶活性降低、蛋白质变性、心
电磁干扰的来源及屏蔽方法介绍 EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因，本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。 电磁兼容性（EMC）是指一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰（IEEE C63.12-1987）。对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰（EMI）。EMC问题来源 所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。 EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。 很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标，这些性能在设计阶段的早期就应完成。 对设计工程师而言，采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层（如导电漆及锌线喷涂等）。无论是金属还是涂有导电层的塑料，一旦设计人员确定作为外壳材料之后，就可着手开始选择衬垫。 金属屏蔽效率 可用屏蔽效率（SE）对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为：
电磁干扰（EMI）滤波器电路 1、功能定义 所谓电磁干扰（EMI），是因电磁波造成设备、传输通道或系统性能降低的一种电磁现象。 EMI以辐射和传导两种方式传播。 辐射方式：能量通过磁场或电场耦合，或以干扰源与受扰设备间的电磁波形式传播。 传导方式：能量通过电源线、数据线、公共地线等而产生或接收。 传导干扰有差模（DM对称模式）和共模（CM非对称模式）两种类型。 目前抑制EMI的技术措施有屏蔽、接地（浮地、单点接地和接地网）与滤波。 我这里所说的即为滤波电路，它主要用于高频开关电源和电子镇流器的输入回路及电源的输出回路中中。该电路用于滤除电源的输入和输出的噪声（150kHz～30MHz），消减对直流稳压电源的传导干扰。 2、适用范围 A、CISPR标准（电机、家用电器、照明设备等射频干扰设备） B、VDE0871标准（有目的的高频波发生器的电磁兼容标准）
C、FCC标准（工业、科学、医疗设备的电磁兼容标准） D、VCCI标准（在工业和商业区使用的家用电器及其类似装置） 3、设计规范 3.1 电路原理图及其描述
该电路主要对输入进行滤波，削弱对稳压电源或电子镇流器的输入的传导干扰。其中，C1、C2和C4、C5及Lc用于滤除共模噪声，C3和C6用于滤除差模噪声。输出端一般接一电解电容，负载电流大时还需接高频电容，用于消除负载端对输入的噪声干扰。C1＝C2、C4＝C5、C3＝C6，Lc=(7~30)mH、磁材使用铁氧体材料。 EMI滤波器有C型（纯电容）、L型（一个电感和一个电容）、T型（两只电感和一个电容）、π型（一个电感和两只电容）、双π型（对称绕在同一磁芯上的两个电感和两只电容）等。上图中电路为最常用的电路。 电源的滤波和保护电路 ［作者：耗子转贴自：网上转载点击数：1477 更新时间：2004-4-28 文章录入：admin ］ 一、滤波电路 1、电磁干扰 电脑电源是把工频交流整流为直流，再通过开关变为高频交流，其后再整流为稳定直流的一种电源，这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形会产生大量的噪声，噪声在输入端泄漏出去就表现为辐射噪声和传导噪声，在输出端泄漏出去就表现为纹波。辐射噪声频率高于30MHZ，会传播到空间中；传导噪声频率在30MHZ以下，主要干扰音频设备，通过电源线传播到电网中。 外部噪声会进入到电网中的其它电子设备中影响电子设备的运行，而供给负载的电源产生的噪声也会泄漏到电源外部，因此，电脑电源必须有阻止这些噪声进出的功能。 在电脑电源的输入端，需要有由电容和电感构成的滤波器，用于抑制交流电产生的EMI。在电源的输出端，工频电源的整流波形畸变引起的噪声，以及开关工作波形产生的噪声呈现为纹波，因此在输出端也需要接入滤波器，用于抑制直流电产生的EMI。 2、输入端第一道EMI滤波电路 第一道EMI滤波电容是由X电容（白盒子）、线圈型电感和两个Y电容构成的，用来抑制输入端的高频干扰，以及PWM自身产生的高频干扰对电网的污染。
EMI滤波器的设计原理 随着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。 电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件。它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。 1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用 1.11 构造原理 电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。 1.2 基本电路及典型应用 电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。 该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。Ｌ对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上，当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。L的电感量与EMI滤波器的额定电流 有关，参见表1。 需要指出，当额定电流较大时，共模扼流圈的线径也要相应增大，以便能承受较大的电流。此外，适当增加电感量，可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器，容量范围大致是0.01mF~0.47μF，主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端，并将电容器的中点接地，能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在输入端，仍选用陶瓷电容，容量范围是2200pF~0.1μF。为减小漏电流，电容量不得超过0.1μF，并且电容器中点应与大地接通。C1~C4的耐压值均为
开关器件通断瞬间电磁干扰危害之一二实例 安徽电子科学研究所李浩 近日，听闻同事抱怨调试中的电路经常出现单片机死机的情况。而上一版与此版电路结构和程序都几乎相同的电路却没有出现过类似问题。想来想去，开始怀疑是程序中计算出错导致溢出等软件问题，又一回想，该程序是他使用了近两年的成熟程序，应该不会是程序出错导致单片机死机。经调试发现，单品机是进入了硬件异常死循环中。那么，我想咱们就从硬件着手查找下问题所在。一看电路板上有继电器且继电器与单片机部分距离较近且无任何隔离措施，本次调试的电路与上一版电路相比，继电器距离单片机和晶振的距离更近一些。于是想到了一种可能原因，那就是继电器触点在通断过程中或释放出较严重的高频干扰信号，影响到与之临近的单片机和晶振。讲到这里，同事表示认同，于是他将晶振的外壳与电路地焊接起来，再经一番测试，没有再发现单片机死机的情况了。 关于晶振外壳是否该接地的问题，我想答案可能不是唯一的。像本案例中，外壳接地显然有助于提高抗干扰的能力，既然如此为何厂家在设计时不预留专门用于接地的焊点呢？我想，是不是这样的做法可能对晶振性能产生影响呢？究竟如何抉择，估计得要电子工程师们因地制宜了。 下图所示为两块尺寸大小不同的电路板： 实际上开关器件在通断瞬间会产生的含有高频脉冲的电磁干扰现象，对于略有修为的工程师们应该都是明了的。我猜想，对于大多数电子工程师而言，可能对于此类干扰还只是停留在感性认识上，只是知道开关器件应该是会产生电磁干扰的，要注意去防护，而对于其电磁干扰的幅度和危害性没有真正形成量化的认识，似懂而非懂，若即若离。当然，也不排除本人自己少见多怪，孤陋寡闻咯。在此我讲述一个之前遭遇的案例。电路其中一项功能是通过单片机的IO口捕捉上升沿，以判定是否IO口所接信号是否变动。正常测试一切OK，偶然的机会，在操作电路板附近的电焊台开关时，发现IO误判信号出现上升沿，且概率较大，插拔附近的插座时同样出现此情况。开始时我只想到的是，开关瞬间产生的干扰信号是通过电路导线耦合至IO口所接信号线上的，即以为传导骚扰是造成干扰出现的罪魁祸首。为验
电磁干扰滤波器设计 随着电子产品集成度愈来愈高，所包含的功能愈来愈多，且售价愈来愈低，电子产品所遇到电磁干扰的问题自然也就更加严重。电子产品为实现重量轻、体积超薄、小巧的目标，以迎合消费者易于携带的需求，在电路板的设计上以高集成度为设计导向：采用相同功能、但体积或面积更小的组件，拿掉原本用作电磁干扰防护的金属屏蔽、改用更细的地线或更小块的地平面(ground plane)用作接地等。这些措施不仅能达到使产品外形轻巧的目的，更能节省许多产品开发的费用以及量产后的成本，但却极不利于电磁干扰问题的解决。 ?为有效解决电子产品电磁干扰的问题，并能兼顾静电放电(ESD)防护的功用，可以采用具有静电放电防护功能的电磁干扰滤波器(EMI+ESD filter)。图1所示即为常见的π型低通滤波器。在Input及Output端点之间的组件，可以是电阻或是电感组件。是采用电阻还是电感，应视产品的实际应用所需而定。 ?由于电磁干扰滤波器多应用于电子产品的输出入端口，π型(π-model)低通滤波器架构中的Input端点及Output端点对GND的电容，一般会采用静电放电防护组件，以兼做静电放电防护之用。 ?晶焱科技(Amazing Microelectronic Corp.)在静电放电防护技术上已累积了丰富的经验与技术。公司开发的应用于液晶显示器的电磁干扰滤波器产品基本架构如图2所示。由图2电路示意图可知：π型低通滤波器的Input与Output 之间是采用电阻(RI/O)组件桥接，Input端点及Output端点对GND的电容则是采用双向导通(bi-directional)的瞬时电压抑制器(TVS)。因此，该系列产品
电容器是电路中最基本的元件之一，利用电容滤除电路上的高频骚扰和对电源解耦是所有电路设计人员都熟悉的。但是，随着电磁干扰问题的日益突出，特别是干扰频率的日益提高，由于不了解电容的基本特性而达不到预期滤波效果的事情时有发生。本文介绍一些容易被忽略的影响电容滤波性能的参数及使用电容器抑制电磁骚扰时需要注意的事项。 1电容引线的作用 在用电容抑制电磁骚扰时，最容易忽视的问题就是电容引线对滤波效果的影响。电容器的容抗与频率成反比，正是利用这一特性，将电容并联在信号线与地线之间起到对高频噪声的旁路作用。然而，在实际工程中，很多人发现这种方法并不能起到预期滤除噪声的效果，面对顽固的电磁噪声束手无策。出现这种情况的一个原因是忽略了电容引线对旁路效果的影响。 实际电容器的电路模型如图1所示，它是由等效电感（ESL）、电容和等效电阻（ESR）构成的串联网络。 图1 实际电容器的等效电路 理想电容的阻抗是随着频率的升高降低，而实际电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性，在频率较低的时候，呈现电容特性，即阻抗随频率的增加而降低，在某一点发生谐振，在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。在谐振点以上，由于ESL的作用，电容阻抗随着频率的升高而增加，这是电容呈现电感的阻抗特性。在谐振点以上，由于电容的阻抗增加，因此对高频噪声的旁路作用减弱，甚至消失。 电容的谐振频率由ESL和C共同决定，电容值或电感值越大，则谐振频率越低，也就是电容的高频滤波效果越差。ESL除了与电容器的种类有关外，电容的引线长度是一个十分重要的参数，引线越长，则电感越大，电容的谐振频率越低。因此在实际工程中，要使电容器的引线尽量短，电容器的正确安装方法和不正确安装方法如图2所示。
电磁兼容原理及应用试题及答案 一、填空题（每空0.5分，共20分） 1. 构成电磁干扰的三要素是【干扰源】、【传输通道】和【接收器】；如果按照传输途径划分，电磁干扰可分 为【传导干扰】和【辐射干扰】。 2. 电磁兼容裕量是指【抗扰度限值】和【发射限值】之间的差值。 3. 抑制电磁干扰的三大技术措施是【滤波】、【屏蔽】和【接地】。 4. 常见的机电类产品的电磁兼容标志有中国的【CCC标志、欧洲的【CE标志和美国的【FCC 标志。 5. IEC/TC77主要负责指定频率低于【9kHz】和【开关操作】等引起的高频瞬间发射的抗扰性标准。 6. 电容性干扰的干扰量是【变化的电场】；电感性干扰在干扰源和接受体之间存在【交连的磁通】； 电路性干扰是经【公共阻抗】耦合产生的。 7. 辐射干扰源可归纳为【电偶极子】辐射和【磁偶极子】辐射。如果根据场区远近划分，【近区 场】主要是干扰源的感应场，而【远区场】呈现出辐射场特性。 & 随着频率的【增加】，孔隙的泄漏越来越严重。因此，金属网对【微波或超高频】频段不具备屏蔽效能。 9. 电磁干扰耦合通道非线性作用模式有互调制、【交叉调制】和【直接混频】 10. 静电屏蔽必须具备完整的【屏蔽导体】和良好的【接地】。 11. 电磁屏蔽的材料特性主要由它的【电导率】和【磁导率】所决定。 12. 滤波器按工作原理分为【反射式滤波器】和【吸收式滤波器】，其中一种是由有耗元件如【铁氧 体】材料所组成的。 13. 设U1和U2分别是接入滤波器前后信号源在同一负载阻抗上建立的电压，则插入损耗可定义为【20lg（U2/U1）】分贝。 14. 多级电路的接地点应选择在【低电平级】电路的输入端。 15. 电子设备的信号接地方式有【单点接地】、【多点接地】、【混合接地】和【悬浮接地】。其中，若设 备工作频率高于10MHz应采用【多点接地】方式。 二、简答题（每题5分，共20分） 1 .电磁兼容的基本概念？
提高电路抗干扰能力和电磁兼容性之经验 2007年08月27日星期一 15:50 在研制带处理器的电子产品时，如何提高抗干扰能力和电磁兼容性？ 1、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰： (1) 微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。 (2) 系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。 (3) 含微弱模拟信号电路以及高精度A/D变换电路的系统。 2、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施： (1) 选用频率低的微控制器： 选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的最有影响的高频噪声大约是时钟频率的3倍。 (2) 减小信号传输中的畸变 微控制器主要采用高速CMOS技术制造。信号输入端静态输入电流在1mA 左右，输入电容10PF左右，输入阻抗相当高，高速CMOS电路的输出端都有相当的带载能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当Tpd＞Tr时，就成了一个传输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。 信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关，即与印制线路板材料的介电常数有关。可以粗略地认为，信号在印制板引线的传输速度，约为光速的1/3到1/2之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电话元件的Tr（标准延迟时间）为3到18ns之间。 在印制线路板上，信号通过一个7W的电阻和一段25cm长的引线，线上延迟时间大致在4~20ns之间。也就是说，信号在印刷线路上的引线越短越好，最长不宜超过25cm。而且过孔数目也应尽量少，最好不多于2个。 当信号的上升时间快于信号延迟时间，就要按照快电子学处理。此时要考虑传输线的阻抗匹配，对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输，要避免出现Td＞Trd的情况，印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。 用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则：
电磁干扰滤波电容的使用方法 电容器是电路中最基本的元件之一，利用电容滤除电路上的高频骚扰和对电源解耦是所有电路设计人员都熟悉的。但是，随着电磁干扰问题的日益突出，特别是干扰频率的日益提高，由于不了解电容的基本特性而达不到预期滤波效果的事情时有发生。本文介绍一些容易被忽略的影响电容滤波性能的参数及使用电容器抑制电磁骚扰时需要注意的事项。 1. 电容引线的作用 在用电容抑制电磁骚扰时，最容易忽视的问题就是电容引线对滤波效果的影响。电容器的容抗与频率成反比，正是利用这一特性，将电容并联在信号线与地线之间起到对高频噪声的旁路作用。然而，在实际工程中，很多人发现这种方法并不能起到预期滤除噪声的效果，面对顽固的电磁噪声束手无策。出现这种情况的一个原因是忽略了电容引线对旁路效果的影响。 实际电容器的电路模型如图 1所示，它是由等效电感（ESL ）、电容和等效电阻（ESR ）构成的串联网络。 图1 实际电容器的等效电路
理想电容的阻抗是随着频率的升高降低，而实际电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性，在频率较低的时候，呈现电容特性，即阻抗随频率的增加而降低，在某一点发生谐振，在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。在谐振点以上，由于ESL的作用，电容阻抗随着频率的升高而增加，这是电容呈现电感的阻抗特性。在谐振点以上，由于电容的阻抗增加，因此对高频噪声的旁路作用减弱，甚至消失。 电容的谐振频率由ESL和C共同决定，电容值或电感值越大，则谐振频率越低，也就是电容的高频滤波效果越差。ESL除了与电容器的种类有关外，电容的引线长度是一个十分重要的参数，引线越长，则电感越大，电容的谐振频率越低。因此在实际工程中，要使电容器的引线尽量短，电容器的正确安装方法和不正确安装方法如图2所示。 图2 滤波电容的正确安装方法与错误安装方法 根据LC电路串联谐振的原理，谐振点不仅与电感有关，还与电容值有关，电容越大，谐振点越低。许多人认为电容器的容值越大，滤波效果越好，这是一种误解。电容越大对低频干扰的旁路效果虽然好，但是由于电容在较低的频率发生了谐振，阻抗开始随频率的升高而增加，因此对高频噪声的旁路效果变差。表1是不同容量瓷片电容器的自谐振频率，电容的引线长度
结构设计中的电磁干扰问题 基本概念 电磁干扰（Electromagnetic Interference）是指电器产品或电子装备在操作时，因本身之电磁效应或受外界非期望之电磁杂讯干扰，导致设备或系统的操作功能异常及失效（暂时或永久）之现象，简称“EMI”。以前称之为“RFI”（Radio Frequency Interference）——射频干扰，因以往干扰问题大多由无线电射频辐射所致，但现代电器（子）产品种类繁多，干扰问题并不完全由无线电射频引起，故现称“EMC”。 危害 EMI会导致设备或系统的操作功能异常及失效（暂时或永久），其间可能造成不幸事件的影响，诸如电视机出现雪花、鬼影、斜影；通讯系统乱码（跳号）、啸音（杂音）及电子产品功能失误等，在医院手术中可能会干扰到心脏心律器的动作模式，造成病人晕迷甚至死亡等，在国防上可能影响到雷达显示侦误、侦漏目标，导弹指令错误，防空系统错误警报或飞行资料的错误等等而造成直接或间接的损失与不幸。 预防对策 EMI的防止以设计为主，量测验证为辅。如未达EMC标准，需籍滤波（filtering）、隔离（shielding）、接合（bonding）、接地（grounding）等方法加以消除。 EMI杂讯的传播路径（种类）可分为辐射干扰（Radiated Interference）
即空间传播或放射性传播和传导干扰（Conductive Interference）即导体（如AC电源线）的传播。 AC线的杂讯可分为线间产生的一般杂讯（normal mode noise）及两线对地所产生之共模杂讯（common mode noise）。对此杂讯可用杂讯滤波器，杂讯截断可用电感等方法消除。AC杂讯滤波器主要是排除由共模抗流线圈所引起的低频共模杂讯，及排除由低频一般杂讯的旁路电容器与高频共模与一般两杂讯的电容等三元件所引起的一般杂讯。 AC杂讯滤波器对传导干扰所产生的功能特性可细分为三部分：低频部分是由共模抗流线圈的电感值所决定的频带，故大的电感值较宜改善特性；中频部分是由后述之共模抗流线圈的杂散电容量与旁路电容所决定的频带，该频带特性差时，会有不能满足杂讯接脚电压的问题产生；高频部分主要是由旁路电容器的频率特性所决定的频带，当特性不佳时，会产生不能满足从电源导线所发射出来的杂讯所造成辐射杂讯的问题，解决上述问题有旁路电容之泄漏电流不能太大或改善其共模抗流线圈与旁路电容的频率特性等方法。 共模抗流线圈是在一个封闭磁路的磁心上绕着两个电感量相同、方向相反的电感，在形状上可分为环型（toroid）与轴型（bobbin）两种，环型的高频特性佳，但无法取得大的电感量，对低频特性佳；而轴型恰恰相反，但对绕线方法改善，可以获得如环型般的高频特性。 旁路电容器是接在AC线与外壳接地之间的电容器（Y型电容），该电容的频率特性，大致与共模抗流线圈相似，但其缺点会在数十MHz