电磁兼容基础知识
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电磁兼容知识点总结一、电磁兼容概述电磁兼容(EMC)是指电子设备在电磁环境中正常运行,同时不对其他设备产生干扰的能力。
在现代电子设备中,电磁兼容性已成为一项至关重要的性能指标。
二、电磁兼容性标准与规范为了确保电磁兼容性,各种国际和地区标准与规范应运而生。
其中,最知名的包括国际电工委员会(IEC)的系列,以及美国联邦通信委员会(FCC)的Part 15系列。
这些标准与规范对电子设备的电磁辐射、抗干扰能力和静电放电等指标做出了详细规定。
三、电磁干扰源电磁干扰源多种多样,主要包括电源开关、无线电发射器、雷电等自然干扰源,以及各种电子设备的运行过程产生的干扰。
其中,电源开关是常见的电磁干扰源之一,其产生的谐波电流和电压波动可能对其他设备造成干扰。
四、电磁抗扰度要求为了确保电子设备的正常运行,电磁抗扰度要求应运而生。
这些要求主要包括对静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌、电压跌落等干扰的抵抗能力。
在设计和生产过程中,应充分考虑这些因素,以确保设备在遭受这些干扰时仍能正常工作。
五、电磁屏蔽与滤波技术为了达到电磁兼容性要求,电磁屏蔽与滤波技术被广泛应用于电子设备中。
电磁屏蔽主要通过金属隔离材料将干扰源与外界隔离,而滤波技术则通过特殊设计的电路或器件,阻止或减弱干扰信号的传播。
这些技术对于提高设备的电磁抗扰度和降低电磁辐射具有重要意义。
六、电磁兼容性测试与认证为了验证电子设备的电磁兼容性,各种测试与认证机构应运而生。
这些机构通过模拟实际工作条件和电磁环境,对电子设备进行严格的测试和认证,以确保其符合相关标准和规范的要求。
获得电磁兼容性认证是电子产品进入市场的重要条件之一。
七、提高电磁兼容性的设计策略在设计阶段,采取一些策略可以提高电子设备的电磁兼容性。
例如,合理布局电路板上的元件和布线,选择合适的滤波器和电容,使用屏蔽材料等。
对于高频电路设计,还应考虑信号的完整性、反射和串扰等问题。
八、结论电磁兼容性是现代电子设备不可或缺的性能指标之一。
电磁兼容知识点总结(一)引言概述:电磁兼容是指电子设备在共同工作环境中,能够互不干扰,同时保持自身功能不受到干扰的能力。
本文将总结电磁兼容的相关知识点,以帮助读者更好地理解和应用这一概念。
正文:一、电磁兼容的基本概念与原理1.1 电磁辐射与电磁感应的基本原理1.2 互相干扰的电磁场作用方式1.3 电磁兼容的基本目标和要求1.4 电磁兼容设计的基本原则1.5 电磁兼容性评估的方法和指标二、电磁兼容性设计原则2.1 地线设计原则2.2 信号传输线设计原则2.3 电磁场屏蔽原则2.4 电源线设计原则2.5 接地设计原则三、电磁干扰源的特征与分析3.1 传导干扰源的特征与分析3.2 辐射干扰源的特征与分析3.3 外界电磁环境的特征与分析3.4 电气场强的测量方法3.5 干扰源定位与分析方法四、电磁屏蔽技术与方法4.1 电磁屏蔽材料的基本原理与特性4.2 电磁屏蔽的设计方法与措施4.3 电磁屏蔽效果的评估与验证方法4.4 常见电磁屏蔽结构的设计要点4.5 电磁屏蔽在实际工程中的应用五、电磁抗干扰技术与方法5.1 模拟滤波器设计原则与方法5.2 数字滤波器设计原则与方法5.3 过电压保护技术与方法5.4 对抗电源变动的技术与方法5.5 抗电磁干扰设计的实践案例总结:通过本文对电磁兼容的知识点总结,我们了解了电磁兼容的基本概念、原理和设计原则。
我们还学习了电磁干扰源的特征与分析方法,电磁屏蔽技术与方法,以及电磁抗干扰技术与方法。
电磁兼容设计的实践应用对于维护电子设备的正常运行至关重要。
希望读者能够通过本文对电磁兼容的知识点有更深入的了解,以应对实际工程中可能遇到的电磁兼容问题。
电磁兼容知识点总结一、电磁干扰的特点1.电磁干扰的来源电磁干扰主要来自于电子设备、无线通信设备、电源线、雷电放电、静电放电等。
其中电子设备是产生电磁干扰最主要的来源,包括计算机、通信设备、电视机、音响、照明设备等。
这些设备在工作时会产生电磁场,从而对其它设备产生干扰。
2.电磁干扰的传播电磁干扰的传播途径主要有辐射传播和传导传播两种方式。
辐射传播是指电磁波以空间传播的方式传播干扰,主要影响范围是设备本身周围的空间。
传导传播是指电磁波通过导体传播干扰,通常是通过电源线、信号线、地线等传导到其它设备。
3.电磁干扰的特点电磁干扰的特点包括频率广泛、能量巨大、传播速度快、影响范围广等。
由于电磁干扰的这些特点,一旦产生干扰就会对其它设备产生不同程度的影响,从而影响设备的正常工作。
二、电磁兼容的基本原理和方法1.基本原理电磁兼容的基本原理是通过设计、测试和控制减小设备产生的电磁干扰和提高设备抗干扰能力,使设备在电磁环境中能够共存共存。
为了实现这一目标,需要对设备进行整体设计,考虑其电磁兼容性,包括电源线滤波、辐射和导体电磁干扰控制、接地系统设计等。
2.基本方法电磁兼容的基本方法主要包括以下几种:a.增加滤波器滤波器是电磁兼容的重要手段,它能够有效地减小电磁干扰并提高设备对外部干扰的抵抗能力。
常见的滤波器有电源线滤波器、信号线滤波器、天线滤波器等。
b.增加屏蔽屏蔽是减小电磁辐射和提高设备抗干扰能力的重要手段,主要包括电磁屏蔽罩、屏蔽涂料、屏蔽隔板等。
通过在设备内部或外部增加屏蔽,可以有效减小电磁干扰。
c.合理设计接地系统接地系统是提高设备抗干扰能力的关键因素,通过合理设计接地系统可以减小设备对外部干扰的敏感性和提高设备对外部干扰的抵抗能力。
d.改善功率供应改善功率供应是减小电磁干扰的重要手段,包括选择优质的电源装置、增加稳压器、提高电源线的质量等。
e.系统整体设计系统整体设计是电磁兼容的关键环节,通过对系统整体进行电磁兼容性的考虑,可以有效地减小系统产生的电磁干扰并提高其抗干扰能力。
电磁兼容(EMC)基础知识电磁兼容性问题一般都包含两个因素,骚扰发射源和对这个骚扰敏感的受害者。
如果骚扰源和受害者在同一设备单元内,称“系统内”电磁兼容性问题;如果是两个不同的设备,则称为“系统间”问题。
大部分电磁兼容标准都是针对系统间电磁兼容的。
同一设备在一种情况下是骚扰源,而在另一种情况下或许是受害者。
骚扰源和受害者在一起时,就有从一方到另一方的潜在干扰路径。
遵守已出版的发射和敏感度标准并不能保证解决系统的电磁兼容性问题。
标准的编写是从保护特殊服务的观点出发的,并要求骚扰源和受害者之间有最小的隔离。
许多电子硬件包含着具有天线能力的元件,这些元件可以以电场、磁场或电磁场方式传输能量并耦合到线路中。
在实际中,系统内部耦合和设备间的外部耦合,可以通过屏蔽、电缆布局以及距离控制得到改善。
地线面或屏蔽面既可以因反射而增大干扰信号,也可以因吸收而衰减干扰信号。
电缆之间的耦合既可以是电容性的,也可以是电感性的,这取决于其走向、长度和相互距离。
绝缘材料也可以因吸收而减小场强。
公共阻抗耦合 公共阻抗耦合是由于骚扰源与受害者共用一个线路阻抗而产生的。
最明显的公共阻抗是阻抗实际存在的场合,公共阻抗也可以是由两个电流回路之间的互感耦合,或者由于两个电压节点之间的电容耦合产生的。
理论上,每个节点和每个回路通过空间都能耦合到另一节点和回路。
实际上耦合程度随距离增大而急剧下降。
1、导电连接 当骚扰源与受害者共用一个地时,公共阻抗仅仅是由一段导线或印制板走线产生的。
因为导线的阻抗呈感性,因此输出中的高频或高di/dt分量将更容易耦合。
当输出和输人在同一系统时,公共阻抗构成反馈通路,这可能导致振荡。
分别连接两个电路,在两个电路之间没有公共通路,也就没有公共阻抗。
这个方法的代价是多用一根导线。
这个方法可用于任何包含公共阻抗的电路,例如电源汇流条连接。
大地是公认的最常见的公用阻抗因素。
2、磁场感应 导体中流动的交流电流会产生磁场,这个磁场将与相临的导体耦合,在其上感应出电压。
电磁兼容测试基础知识电磁兼容测试主要包括辐射测试和传导测试。
辐射测试是指电气和电子设备的辐射干扰是否超过规定的限值,主要测试项目包括电磁场辐射和电源线传导干扰。
电磁场辐射就是设备在工作过程中产生的电磁辐射干扰,电源线传导干扰是指设备的电源线传导到其他设备的干扰。
传导测试是指电气和电子设备对外界电磁场的敏感程度,主要测试项目包括电磁场抗扰度和电源线抗扰度两个方面。
在进行电磁兼容测试之前,需要先对设备进行电磁兼容设计。
电磁兼容设计主要包括两个方面,一是电磁兼容规划,即确定设备的工作环境和与其他设备之间的关系;二是电磁兼容控制,即采取有效的措施降低设备的干扰或提高设备的抗干扰能力。
电磁兼容设计中的一些常用措施包括屏蔽、滤波、接地等。
进行电磁兼容测试时,需要使用专用的电磁兼容测试设备。
常用的测试设备包括辐射测试设备和传导测试设备。
辐射测试设备主要包括无线电频谱分析仪、天线、电场强度计等。
传导测试设备主要包括电磁场发生装置、各种仿真耦合装置、电源线耦合装置等。
电磁兼容测试主要分为以下几个步骤。
首先是确定测试的频率范围,根据设备的工作频率确定测试的频率范围。
然后是选择适合的测试设备,根据测试的要求选择相应的测试设备。
接下来是进行辐射测试,根据测试标准将设备置于规定的测试环境中进行测试。
再次是进行传导测试,根据测试标准将设备与其他设备连接,检测其是否受到干扰。
最后是测试结果的评估和判断,根据测试结果判断设备是否符合要求。
电磁兼容测试在各个领域都有广泛的应用,例如通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。
通过电磁兼容测试,可以避免设备之间的互相干扰,保证设备的正常运行。
同时,对电磁兼容测试的要求也在不断提高,新的测试标准不断出台,以适应新的技术和市场需求。
总之,电磁兼容测试是确保电气和电子设备正常工作的重要环节,它涉及到的领域广泛,要求也不断提高。
掌握电磁兼容测试的基础知识对于设计和制造高质量的电气和电子设备至关重要。
电磁兼容设计知识点电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在相互连接的电磁环境下能够正确地工作,并且不会对周围电磁环境造成任何不良的影响。
在现代社会中,电子设备的普及与日俱增,各种电子产品频繁操作,因而电磁兼容设计就显得尤为重要。
本文将介绍电磁兼容设计的一些重要知识点。
1. 泄漏辐射(Radiated Emissions)泄漏辐射是指电子设备在操作过程中产生的电磁辐射,如果超过一定的限制,就可能对周围的其他设备或电子产品产生干扰。
为了防止泄漏辐射,设计人员需要:- 采用良好的地线和电源线布局,以减少辐射;- 使用屏蔽材料和屏蔽罩来隔离电磁波;- 注意电源线的滤波和抑制干扰。
2. 传导干扰(Conducted Emissions)传导干扰是指电子设备中的电流和信号通过导线或电源线传播到其他设备中,从而引起干扰。
为了防止传导干扰,设计人员需要:- 使用滤波器和抑制器来减少传导干扰;- 选择合适的电源线和导线,以降低传导噪声;- 合理布局电子元件,减少互连线的长度。
3. 抗干扰能力(Immunity)抗干扰能力是指电子设备在外部电磁场的干扰下仍然能够正常工作的能力。
为了提高设备的抗干扰能力,设计人员需要:- 使用屏蔽技术来防止外界电磁场的干扰;- 采用合适的滤波电路来减少干扰;- 在设计中考虑设备的抗干扰能力,选择合适的元件和材料。
4. 地线设计(Grounding)地线设计在电磁兼容设计中占据重要地位。
一个良好的地线设计可以有效减少电磁辐射、提高抗干扰能力。
设计人员需要注意以下几点:- 使用独立的地线和电源地线,防止互相干扰;- 利用地面平面和聚集电流来提高地线的效果;- 按照电路的功能要求选择合适的地线类型。
5. 屏蔽设计(Shielding Design)屏蔽设计是电磁兼容设计中常用的方法,通过使用屏蔽材料和屏蔽罩来隔离电磁波,减少干扰。
设计人员需要注意以下几点:- 选择合适的屏蔽材料,如金属、导电橡胶等;- 在关键区域使用屏蔽罩,确保信号的完整性;- 设计良好的接地方式,提高屏蔽效果。
电磁兼容基础知识详解,电磁干扰的危害什么是电磁兼容电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。
电磁干扰源种类电磁干扰源种类繁多,可按不同的方法进行分类。
对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。
自然干扰源包括:(1)大气噪声干扰:如雷电产生的火花放电、属于脉冲宽带干扰,其覆盖从数Hz到100MHz 以上.传播的距离相当远。
(2)太阳噪声干扰:指太阳黑子的辐射噪声。
在太阳黑子活动期.黑子的爆发.可产生比平稳期高数千倍的强烈噪声.致使通信中断。
(3)宁宙噪声:指来自宇宙天体的噪声。
(4)静电放电:人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏直到几十万伙.常以电晕或火花方式放掉,称为静电放电。
静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲,会导致静电敏感器件及设备的损坏。
静电放电属脉冲宽带干扰、频谱成分从直流一直连续剑中频频段。
人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。
这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰。
至于为了达到某种目的而有意施放的干扰,如电子对抗等不属于本文讨论范围。
任何电子电气设备都可能产生人为干扰。
在此,只是提到一些常见的干扰测量环境的干扰源。
(1)无线电发射设备:包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统.如微波接力,卫星通信等。
因发射的功率大,其基波信号可产生功能性干扰;谐波。
电磁兼容知识点总结_电磁兼容基础知识全面详解什么是电磁兼容电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。
电磁干扰源种类电磁干扰源种类繁多,可按不同的方法进行分类。
对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。
自然干扰源包括:(1)大气噪声干扰:如雷电产生的火花放电、属于脉冲宽带干扰,其覆盖从数Hz到100MHz 以上.传播的距离相当远。
(2)太阳噪声干扰:指太阳黑子的辐射噪声。
在太阳黑子活动期.黑子的爆发.可产生比平稳期高数千倍的强烈噪声.致使通信中断。
(3)宁宙噪声:指来自宇宙天体的噪声。
(4)静电放电:人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏直到几十万伙.常以电晕或火花方式放掉,称为静电放电。
静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲,会导致静电敏感器件及设备的损坏。
静电放电属脉冲宽带干扰、频谱成分从直流一直连续剑中频频段。
人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。
这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰。
至于为了达到某种目的而有意施放的干扰,如电子对抗等不属于本文讨论范围。
任何电子电气设备都可能产生人为干扰。
在此,只是提到一些常见的干扰测量环境的干扰源。
(1)无线电发射设备:包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统.如微波接力,卫星通信等。
因发射的功率大,其基波信号可产生功能性干扰;谐波及乱真发射构成非功能性的无用信号干扰。
电磁兼容(EMC)基础知识全面详解一、电磁兼容概念电磁兼容EMC(Electromagnetic compatibility)对于设备或系统的性能指标来说,直译为“电磁兼容性” ;但作为一门学科来说,应该译为“电磁兼容”。
国家标准GB/T4365-1995《电磁兼容术语》对电磁兼容所下的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
”简单的说,就是抗干扰的能力和对外骚扰的程度。
电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下,各种用电设备(分系统、系统;广义的还包括生物体)可以共存并不致引起降级的一门科学。
二、基本概念Electromagnetic compatibility(EMC)电磁相容—电子产品能够在一电磁环境中工作而不会降低功能或损害之能力;Electromagnetic interference(EMI)电磁干扰—电子产品之电磁能量经由传导或辐射之方式传播出去的过程;由干扰源、耦合通道及被干扰接收机三要素组成。
Radio frequency(RF)无线电频率,射頻—通訊所用的频率范围,大约是10kHz 到100GHz。
这些能量可以是有意产生的,如无限电传发射器,或者是被电子产品无意产生的;RF能量经由两种模式传播:Radiated emissions(RE)—此种RF 能量的电磁场经由媒介而传输;RF 能量一般在自由空间(free space)內传播,然而,其他种类也有可能发生。
Conducted emissions(CE)—此种RF 能量的电磁场经由道题媒介而传播,一般是经由电线或内部连接电缆;Line Conducted interference(LCI)指的是在电源线上的RF 能量。
Susceptibility 容忍度,耐受性—相对的测量产品暴露在EMI环境中混乱或损害的程度。
Immunity 免疫力—一相对的测量产品承受EMI的能力;Electrical overstress(EOS)电子过度高压—当遇到高压突波产品承受到的损坏或只是功能丧失;EOS包括雷击以及静电放电的事件。
电磁兼容(EMC)基础知识本文思维导图:01EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容)是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中,不会因为周边的电磁环境而导致性能降低、功能丧失或损坏,也不会在周边环境中产生过量的电磁能量,以致影响周边设备的正常工作。
EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰):自身产生的电磁干扰不能超过一定的限值。
EMS(Electro Magnetic Susceptibility,电磁抗扰度):自身承受的电磁干扰在一定的范围内。
电磁环境:同种类的产品,不同的环境就有着不同的标准。
需要说明的是,以上都基于一个前提:一定环境里,设备或系统都在正常运行下。
02电磁干扰的产生原因:电压/电流的变化中不必要的部分。
电磁干扰的耦合途径有两种:导线传导和空间辐射。
导线传导干扰原因是电流总是走“最小阻抗”路径。
以屏蔽线为例,低频(f<1kHz)时,导线的电阻起到主要作用,大部分电流从导线的铜线中流过;高频(f>10kHz)时,环路屏蔽层的感抗小于导线的阻抗,因此信号电流从屏蔽层上流过。
干扰电流在导线上传输有两种方式:共模和差模。
一般有用的信号为差模信号,因此共模电流只有转变为差模电流才能对有用信号产生干扰。
阻抗平衡防止共模电流向差模转变,可以通过多点接地用来降低地线公共阻抗,减小共地线阻抗干扰。
空间辐射干扰分近场和远场。
近场又称为感应场,与场源的性质密切相关。
当场源为高电压小电流时,主要表现为电场;当场源为低电压大电流时,主要表现为磁场。
无论是电场还是磁场,当距离大于λ/2π时都变成了远场。
远场又称为辐射场。
远场属于平面波,容易分析和测量,而近场存在电场和磁场的相互转换问题,比较复杂。
这里面有问题的是如果导线变成天线,有时候就分不清是传导干扰还是辐射干扰?低频带下特别是30 MHz以下的主要是传导干扰。
或者可以估算当设备和导线的长度比波长短时,主要问题是传导干扰,当它们的尺寸比波长长时,主要问题是辐射干扰。
EMC基础必学知识点
1. 什么是EMC? EMC是电磁兼容的缩写,指的是电子设备在电磁环境中正常工作,不产生不可接受的干扰,也不受其他设备的干扰。
2. 电磁辐射和电磁感应:电磁辐射是指电磁波在空间中的传播,而电磁感应是指电磁波对接收器件产生的电磁场效应。
3. 电磁兼容测试:包括辐射发射测试、辐射抗干扰测试、传导发射测试、传导抗干扰测试、静电放电测试、浪涌电流测试等测试方法。
4. 电磁波频谱:电磁波频谱是指电磁波在频率上的分布,从低频到高频分别是直流、低频、射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
5. 辐射发射:是指电子设备在工作过程中通过电磁波在空间中传播,例如无线电、电视、手机等无线通信设备。
6. 辐射抗干扰:是指电子设备在电磁环境中受到其他设备的干扰时仍能正常工作,例如家用电器受到电信号干扰而不受影响。
7. 传导发射:是指电子设备在工作过程中通过电源线、信号线等传导方式将电磁波传递到其他设备上。
8. 传导抗干扰:是指电子设备在电磁环境中受到其他设备的传导干扰时仍能正常工作,例如高频电磁场对电子设备的传播线进行干扰。
9. 静电放电:是指电子设备在操作过程中由于电荷的不平衡而引起的电流突然释放,例如人体静电放电对电子元件造成的损坏。
10. 浪涌电流:是指电子设备在电源启动、断电、过电压等情况下突然产生的大电流脉冲,容易对电子设备造成损坏。
以上是EMC的基础必学知识点,有助于了解电磁兼容的相关概念和测试方法。
电磁兼容知识点什么是电磁兼容?电磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)是指在特定的电磁环境中,各种电子设备能够在不相互干扰的情况下正常工作并共存的能力。
在现代社会中,电子设备的日益普及给我们的生活带来了很多便利,但同时也带来了电磁干扰的问题。
电磁兼容的研究旨在避免电磁干扰对设备正常工作和通信造成的负面影响,确保设备之间的互相兼容性。
电磁干扰的来源电磁干扰是指各种电子设备之间或设备与电磁环境之间的相互干扰现象。
电磁干扰的来源可以分为内部干扰和外部干扰两种。
内部干扰内部干扰是指同一个设备内部各个部件之间的相互干扰。
这种干扰常常是由于设备内部电路设计不当、接地不良或信号线的不正确布局而导致的。
例如,高频信号线和低频信号线交叉布局就会引起串扰干扰。
外部干扰外部干扰是指来自于其他电子设备、天线、电力系统、雷电等外部电磁源对设备产生的干扰。
这种干扰主要通过空气传播,也可以通过传导、辐射等方式产生。
常见的外部干扰源有电压干扰、电流干扰、电磁波干扰等。
电磁兼容的评价指标为了保证设备之间的互相兼容性,我们需要依据一些评价指标来对电磁兼容性进行评估。
以下是一些常见的电磁兼容评价指标:电磁敏感性电磁敏感性是指设备对外部电磁场的响应能力。
如果设备对外部电磁场的响应过于敏感,就容易受到外部干扰而产生故障。
一般来说,电磁敏感性越低,设备的抗干扰能力越强。
电磁辐射电磁辐射是指设备在工作过程中向外部环境辐射出的电磁波。
当设备辐射的电磁波超过一定限值时,会对周围的其他设备造成干扰。
因此,减小电磁辐射是提高电磁兼容性的重要手段之一。
入射抑制比入射抑制比是指设备对外部电磁场的抑制能力。
当设备工作时,它的内部电路产生的电磁场可能会干扰周围的其他设备。
入射抑制比越高,设备对外部干扰的影响越小。
传导抑制比传导抑制比是指设备内部电路之间相互干扰的抑制能力。
当设备内部的高频信号线和低频信号线相交布局时,容易产生串扰干扰。
一、电磁兼容的定义电磁兼容一词源于英语Electromagnetic Compatibility,简称EMC。
国标《电磁兼容术语》中定义为:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物枸成不能承受的电磁骚扰的能力。
军标《电磁干扰与电磁兼容性名词术语》中定义为:设备在共同的电磁环境中能一起执行各自的功能的共存状态。
即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他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因受其电磁发射导致或遭受不允许的降级。
电磁环境是由空间时间和频谱三要素组成的。
二、电磁兼容的研究领域•骚扰源特性。
包括电磁骚扰的产生机理,频域与时域的特性,表征其特性的参数,抑制其发射强度的方法等。
•敏感设备的抗干扰性能。
被干扰的设备或可能受电磁骚扰影响的设备称为敏感设备,在系统分析中称为骚扰接收器。
•电磁骚扰的传播特性。
即严究电磁骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去,包括辐射与传导。
电磁骚扰的传播特性的特点在于源的非理想化以及宽的频率范围。
•电磁兼容测量。
包扩测量设备、测量方法、数据处理方法、测量结果的评价等。
由于电磁兼容的复杂性,理论的结果和实际相距较远,使得电磁兼容测量尤为重要。
为了各国测量结果之间的可比性,必须详细规定测量仪器的各方面指标。
•系统内与系统间的电磁兼容性。
如欲解决电磁兼容问题,分别严究源、传播以及被干扰对象是不够的。
在一个系统内与系统间,干扰源可能同时是敏感设备;传播的途径往往是多通道的;干扰源与敏感设备不只一个等。
这就需要对系统内的或系统间的电磁兼容问题进行分析和预测。
由于系统间的电磁兼容的复杂性,不可能要求分析系统内与系统间的问题达到非常高的精度,但预测误差过大又失去了实际意义。
三、电磁干扰的危害。
•干扰电视的收看、广播收音机的收听。
•数字系统与数据传输过程中数据的丢失。
•在设备分系统或系统级正常工作的破环。
•医疗电子设备的工作失常。
•自动化微处理器控制系统的工作失控。
电磁兼容基础知识近年来铁路机车所用技术迅猛发展,对铁道技术的电磁兼容性要求日益提高。
采用了微处理器的牵引、制动及列车的控制装置以及分布在全列车上的数据总线系统,都更重视设备的抗干扰性能。
随着机车电传动式由交直向交直交的变迁,机车车辆的牵引和辅助驱动采用大功率、高电压和高电流上升率以及极高开关频率的现代变流技术,从而提高了功率部分的干扰电势。
此外,机车车辆中设备的安装面积很有限,这一面迫使控制装置和功率部分挨得很近,另一面也使功率部分和通信与信号装置等靠的很近,由此导致了铁路技术对电磁兼容性有着特殊的要求。
目前我司产品涉及到的电磁兼容相关铁标如下:GB/T 17626.2-2006 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3-2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.4-2008 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T 17626.5-2008 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T 17626.6-2008 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度试验基于此,特对电磁兼容相关资料进行整合,以期给从事技术及相关工作的同事带来一些帮助,抛砖引玉。
一、名词解释电磁骚扰:任可能引起设备、装置或系统性能降低或者有生命或者无生命物质产生损害作用的电磁现象。
电磁兼容(EMC):一个设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不会对其工作环境中的任事物产生不可承受的的电磁骚扰的能力。
电磁干扰(EMI) :电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
骚扰抗扰性度:装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。
瞬态:在两相邻稳定状态之间变化的物理量或物理现象,其变化时间小于所关注的时间尺度。
脉冲:在短时间突变,随后又迅速返回其初始值的物理量。
冲激脉冲:针对某给定用途,近似于一单位脉冲或狄拉克函数的脉冲。
尖峰脉冲:持续时间较短的单向脉冲。
骚扰限值(允值):对应于规定测量法的最大电磁骚扰允电平。
干扰限值(允值):电磁骚扰使装置、设备或系统最大允的性能降低。
差模电压:一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。
共模电压:每个导体与规定参考点(通常是地或机壳)之间的相电压的平均值。
信噪比:规定条件下测得的有用信号电平与电磁噪声电平之间的比值。
电容耦合:又称电场耦合或静电耦合,是由于分布电容的存在而产生的一种耦合式。
耦合是指信号由第一级向第二级传递的过程,一般不加注明时往往是指交流耦合。
退耦:防止前后电路网络电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲击对网络的正常工作产生影响。
消除电路网络之间的寄生耦合。
去耦电容:打破系统或电路的端口之间的耦合,以保证正常的操作。
旁路电容:在瞬态能量产生的地为其提供一个到地的低阻抗通路。
储能电容:保证在负载快速变到最重时电压不会下跌。
二、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)。
EMC设计的目的:①自身功能实现:设备部电路互不干扰,达到预期的功能;②对外干扰低:设备产生的电磁干扰强度低于特定的极限值;③对抗扰能力强:设备对外界的干扰具有一定的抵抗能力。
EMC存在的三要素:①干扰源;②敏感装置;③以上三要素缺一不可,所以我们的EMC设计也就是围绕以上三要素而展开,通常采取的措施有:①减少干扰源的强度;②切断耦合途径;③耦提高设备抗干扰的能力。
电磁干扰存在三个巧合:①时间巧合②空间巧合③频率巧合只有三个巧合同时发生,才会产生电磁干扰,所以在产品的实际应用中,电磁干扰存在随机性、不确定性。
注意:低频最怕回路大,高频最怕导线长!三、EMC常用元件介绍3.1共模电感由于EMC 所面临解决问题大多是共模干扰,因此共模电感是我们常用的有力元件之一。
以下简单介绍一下共模电感的原理及使用情况。
共模电感是以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。
原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。
因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。
共模电感应满足以下要求:1)绕制在磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。
3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的抑制能力。
通常情况下,同时注意选择所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此我们在选择共模电感时需要看器件资料,主要根据阻抗频率曲线选择。
另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响,主要关注差模阻抗,特别注意高速端口。
3.2磁珠铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。
铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。
在高频情况下,它们主要呈电抗特性比并且随频率改变。
实际应用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。
实际上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得相当高,以至于电流全部通过电阻。
铁氧体是一个消耗元件,高频能量在上面转化为热能,这是由它的电阻特性决定的。
铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。
铁氧体在高频时呈现电阻性,相当于品质因数很低的电感器,所以能在相当宽的频率围保持较高的阻抗,从而提高高频滤波效能。
在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L 起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制;并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。
在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。
如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件,就可以滤除高频干扰。
铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。
使用片式磁珠还是片式电感主要还在于实际应用场合。
在谐振电路中需要使用片式电感。
而需要消除不需要的 EMI 噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。
片式电感:射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车电子,蜂窝,寻呼机,音频设备,PDAs(个人数字助理),无线遥控系统以及低压供电模块等。
片式磁珠:时钟发生电路,模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O 输入/输出部连接器(比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导干扰,计算机,打印机,录像机,电视系统和手提中的EMI噪声抑止。
磁珠的单位是欧姆,因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。
磁珠的DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz 为标准,比如是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于1000欧姆。
针对我们所要滤波的频段需要选取磁珠阻抗越大越好,通常情况下选取600欧姆阻抗以上的。
另外选择磁珠时需要注意磁珠的通流量,一般需要降额80%处理,用在电源电路时要考虑直流阻抗对压降影响。
3.3压敏电阻压敏电阻是一种限压型保护器件。
利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。
压敏电阻的主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。
压敏电阻的响应时间为ns级,比空气放电管快,比TVS管稍慢一些,一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。
压敏电阻主要可用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路。
压敏电阻的失效模式主要是短路,当通过的过电流太大时,也可能造成阀片被炸裂而开路。
压敏电阻使用寿命较短,多次冲击后性能会下降。
因此由压敏电阻构成的防雷器长时间使用后存在维护及更换的问题。
3.4 TVS管TVS是一种新型高效电路保护器件,它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。
当它的两端经受瞬间的高能量冲击时,TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,从而把它的两端电压钳制在一个预定的数值上,从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
正因为如此,TVS可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压,以及感应雷所产生的过电压。
TVS管是瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)的简称。
它的特点是:响应速度特别快(为ps级);耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差,其10/1000μs波脉冲功率从400W~30KW,脉冲峰值电流从0.52A~544A;击穿电压有从6.8V~550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。
TVS管有单向与双向之分(单向的型号后面的字母为“A”,双向的为“CA”),单向TVS 管的特性与稳压二极管TVS管使用时,一般并联在被保护电路上。
为了限制流过TVS管的电流不超过管子允通过的峰值电流IPP,应在线路上串联限流元件,如电阻、自恢复保险丝、电感等。