电磁兼容技术简介-2

电磁兼容原理与设计技术哎呀，说起电磁兼容原理与设计技术，这玩意儿听起来就挺高大上的，不过别担心，我尽量用大白话给你聊聊这事儿，咱们就像在咖啡店里闲聊一样，轻松点。

首先，得说，电磁兼容，这词儿听起来挺玄乎的，但说白了，就是让电子设备们能和平共处，别互相干扰。

就像你和室友住一起，大家都得遵守点规则，比如晚上别太吵，这样大家才能相安无事。

举个例子吧，我有个朋友，他是个工程师，有一次他跟我抱怨说，他们公司新研发的无线耳机，老是和手机信号打架，一接电话就吱吱响。

这问题听起来挺头疼的，但其实就是电磁兼容的问题。

他跟我说，他们团队为了解决这个问题，可没少下功夫。

首先，他们得搞清楚，这干扰是从哪儿来的。

是耳机本身的问题，还是手机的问题，或者是其他电子设备的问题。

他们得一个一个排查，就像侦探一样，找出那个“罪魁祸首”。

然后，他们还得想出办法来解决这个问题。

这可不简单，得用到一些电磁兼容的原理和技术。

比如说，可能得调整一下耳机的电路设计，或者在耳机和手机之间加个屏蔽罩，防止信号互相干扰。

这个过程挺复杂的，得做很多测试，得反复调整，直到问题解决。

我朋友他们团队忙活了好一阵子，最后终于搞定了。

他说，当他们看到耳机和手机能和平共处，不再吱吱响的时候，那感觉就像解决了一个世纪难题一样。

这事儿给我的感触挺深的。

你看，电磁兼容原理与设计技术，听起来好像离我们很远，但其实它就在我们身边。

就像我朋友他们解决的那个耳机问题，其实也是在提升我们的日常体验。

所以，虽然电磁兼容这个话题听起来有点枯燥，但它其实挺重要的。

它关乎到我们每天使用的电子产品的稳定性和安全性。

就像我们平时说的“和气生财”，在电子设备的世界里，也是“和气生财”啊。

最后，我想说的是，虽然我们可能不是每个人都需要深入了解电磁兼容的原理，但至少得知道，这玩意儿挺重要的。

就像我们不需要成为大厨，但至少得知道怎么煮个面，不至于饿肚子，对吧？好了，聊了这么多，希望这能让你对电磁兼容原理与设计技术有个大概的了解。

电磁兼容技术综述及开关电源中的EMC技术应用
（中）
1 开关电源产生干扰的原因
 开关电源首先将工频交流整流为直流，再逆变为高频，最后经过整流滤波电路输出，得到稳定的直流电压，因此自身含有大量的谐波干扰。

同时，由于变压器的漏感和输出二极管的反向恢复电流造成的尖峰，都形成了潜在的电磁干扰。

开关电源中的干扰源主要集中在电压、电流变化大的元器件上，突出表现在开关管、二极管、高频变压器等上。

 ①开关电路产生的电磁干扰
 开关电路是开关电源的主要干扰源之一。

开关电路是开关电源的核心，主要由开关管和高频变压器组成。

它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。

这种脉冲干扰产生的主要原因是：开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。

在开关管导通瞬间，初级线圈产生很大的涌流，并在初级线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压;在开关管断开瞬间，由于初级线圈的漏磁通，致使一部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈，储藏在电感中的这部分能量将和集电极电路中的电容、电阻形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰。

电源电压中断会产生与初级线圈接通时一样的磁化冲击电流瞬变，这种瞬变是一种传导型电磁干扰，既影响变压器初级，还会使传导干扰返回配电系统，造成电网谐波电磁干扰，从而影响其他设备的安全和经济运行。

 ②整流电路产生的电磁干扰
 整流电路中，在输出整流二极管截止时有一个反向电流，它恢复到零点的时间与结电容等因素有关。

其中，能将反向电流迅速恢复到零的二极管称为。

电磁兼容性分析与设计方法1. 简介电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）指的是电子设备在同一电磁环境中能够相互协调地正常工作，而不会产生不必要的干扰或者受到外界干扰的能力。

在现代社会中，电磁兼容性已经成为了电子设备设计和制造过程中不可忽视的重要方面。

为了确保设备在复杂电磁环境中正常工作，我们需要进行电磁兼容性分析与设计。

2. 电磁兼容性分析电磁兼容性分析是指通过对设备的电磁环境和电磁特性进行全面、系统的分析，从而确定设备是否满足电磁兼容性要求的过程。

电磁兼容性分析的目的是找出电磁干扰源和受到干扰的设备之间的关系，进而分析出产生干扰的原因，并提出相应的改进措施。

2.1 电磁兼容性预测电磁兼容性预测是电磁兼容性分析的重要组成部分，它通过建立模型和仿真技术来预测设备在电磁环境下的性能。

其中，建立设备的数学模型是关键步骤之一，可以使用有限元方法、边界元方法等数值计算方法进行模拟。

通过对模型进行仿真计算，可以预测设备在电磁环境中的电磁辐射和敏感度等关键指标。

2.2 电磁干扰源识别电磁干扰源识别是电磁兼容性分析的另一个重要任务，通过对电磁环境中的干扰源进行分析和定位，可以找到干扰源与受干扰设备之间的关联性。

常用的方法包括频谱分析、干扰源特征提取等。

通过鉴别干扰源的特征和模式，可以制定相应的干扰抑制策略，提高设备的抗干扰能力。

3. 电磁兼容性设计方法电磁兼容性设计是指通过合理的设计和抑制措施，提高设备的电磁兼容性能力。

在设计过程中，应充分考虑设备的电磁环境和接口特性，并采用相应的设计方法。

3.1 接地设计接地是电磁兼容性设计的基础，合理的接地设计可以降低设备与地之间的电位差，减少干扰源和受干扰设备之间的相互影响。

接地设计包括设备内部接地和系统整体接地，需要考虑接地电阻、接地回路的布局等因素。

3.2 滤波设计滤波设计是通过在电路中引入滤波器来降低干扰源的电磁辐射和提高设备的抗干扰能力。

一、EMC的定义EMC即电磁兼容，EMC是英文Electromagnetic Compatibility的缩写在我们生活、工作的环境中，时时刻刻都存在着各种各样的电磁能量，这些电磁能量可能会使电子设备的运行产生不应有的响应我们把电磁能量对电子设备的这种影响称之为电磁干扰电磁兼容就是研究电磁干扰的一门技术，对电磁兼容通俗的解释是：这种技术的目的在于，使电气装置或系统在共同的电磁环境条件下，既不受电磁环境的影响，也不会给环境以这种影响换句话说，就是它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电磁兼容是电子产品的一个很重要的性能，电磁兼容问题既可能存在系统之间，也可能存在系统的内部从上面的定义可看出EMC包含了以下三个方面的含义：1、EMI电磁干扰：即处在一定环境中设备或系统，在正常运行时，不应产生超过相应标准所要求的电磁能量；2、EMS电磁敏感度：即处在一定环境中设备或系统，在正常运行时，设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰，或者说设备或系统对于一定范围内的电磁能量不敏感，能按照设计性能保持正常的运行；3、电磁环境：即系统或设备的工作环境即使相同种类的设备也可能运用在不同的电磁环境中，对于应用在不同环境中的设备，对它们的电磁兼容要求也可能不是一样的离开了具体的电磁环境，谈电磁兼容没有什么实际意义二、产品的EMC目标1、EMC标准EMC标准通常可分为四大类：（1）基础标准：对EMC术语的定义，对EMC现象、环境、测试方法、试验仪器和基本试验装置的说明例如：IEC50（161）电磁兼容术语CISPR16无线电干扰和抗扰度测试IEC1000-4基础性电磁兼容性试验和测试技术（2）通用标准：给定环境的所有产品的标准例如：IEC1000-6-1 通用EMS标准--住宅、商业和轻工业环境IEC1000-6-2 通用EMS标准--重工业环境IEC1000-6-3 通用EMI标准--住宅、商业和轻工业环境IEC1000-6-4 通用EMI标准--重工业环境（3）产品类别标准：指针对某一产品类别的标准（4）专用产品标准：某一专门的产品标准2、产品的EMC目标包括以下三个方面的内容：－使产品满足相应EMC标准的要求；－使产品满足实际电磁环境的需求；－设备或系统内部的EMC要求3、通讯类的产品，其EMC性能要求具体如下：⑴、传导发射AC电源线传导发射的要求请参见下表：频率范围平均值检波（dBmV）准峰值检波（dBmV）0.15~0.5MHz 56-46（随对数坐标线性下降）66-56（随对数坐标线性下降）0.5~5MHz 46 565-30MHz 50 60DC电源线传导发射的要求请参见下表：频率范围平均值检波（dBmV）准峰值检波（dBmV）0.02~0.15MHZ --- 790.15~0.5MHZ 66 790.5~30MHZ 60 73要求：0.02~0.15MHZ采用50Ω/50uH+5Ω LISN0.15~30MHZ 采用50Ω/50uH LISN测试设置必须符合EN55022的要求任一频率点的发射水平超过规定的极限值均视为不合格⑵、AC电源谐波干扰测试频率范围50～2000HZ，测试方法及参数要求参见IEC1000-3-2⑶、AC电源电压波动测试方法和参数要求请参见IEC1000-3-3⑷、辐射干扰10m辐射发射的限制值如下表所示：频率范围限制值（准峰值）（dBmV /M）30~230MHZ 30>230~1000MHZ 37测试设置必须符合EN55022、ETS300 127[2]的要求任一频率点的发射水平超过规定的极限值均视为不合格⑸、ESD（静电放电）静电放电的测试指标请参见下表：放电方式试验水平性能等级Immunity Air ?KV BImmunity Contact ?KV BResistibility Air ?5KV RResistibility Contact ?KV R测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-2的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑹、EFT/B（快速瞬变脉冲串）EFT/B的测试指标请参见下表：Port 试验水平耦合方式性能等级信号线（不包括传送计费、计时及控制信息的信号线) ?KV 耦合钳 B其他信号线?KV 耦合钳 BAC/DC电源线?KV 耦合网络B注：上表中的量值高于欧洲标准的要求，是根据我们公司的实际情况提出来的测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-4的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑺、传导敏感度（CS）CS的测试指标请参见下表：Port 试验水平相关参数性能等级Signal、AC /DC 3V （非调制）0.15~80MHZ 80%调制源阻抗150Ω A注：1 对信号线、DC电源线，标准要求仅当线长可超过3m时测试2 对于应用在恶劣环境中的产品，要求在同等条件下，施加10V的干扰测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-6的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑻、辐射敏感度：（RS）RS的测试指标请参见下表：Port 试验水平相关参数性能等级Enclosure 3V/M 80~1000MHZ 80%调制A注：对于应用在恶劣环境中的产品，要求在同等条件下，施加10V /M的干扰测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-3的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑼、Surge（浪涌）Surge的测试指标请参见下表：Port 试验水平性能等级Immunity Outdoor Signal 1KV 10/700 BImmunity Indoor Singal 0.5KV 1.2/50(8/20) BImmunity AC(DC) Line-Line 1KV Line-Earth 2KV 1.2/50(8/20) BResistibility Outdoor Singal 4KV 10/700 RResistibility AC(DC) Line-Line 2KV Line-Earth 4KV 1.2/50(8/20) R注：1 标准未要求测试DC电源，对DC电源的要求是根据公司产品的实际情况确定的2 对于室内信号线，仅当其长度可能长于10m时才要求测试，耦合阻抗为42欧3 对室外线进行4KV试验时，要求提供保护装置4 对于室内信号线，根据实际情况可测试到1KV测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-5的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑽、DIP（电压跌落）DIP的测试指标请参见下表：Port 试验水平性能等级AC 70% 1000ms BAC 40% 200ms BAC 0% 10ms BAC 0% 5000ms CDC 0% 50ms CDC 40% 100ms C注：1 标准未要求测试DC电源电压跌落，此要求是根据公司产品的实际情况确定的2 公司产品的电源以DC电源为多，考虑到产品的实际使用情况，我们也要求在前一级电源，即AC电源口施加干扰测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-11的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑾、Power induction（电压感应）DIP的测试指标请参见下表：Port 试验水平性能等级Out door Signal Line 300V 50HZ 200ms R测试布置及测试方法必须符合标准K.20的要求对EUT施加上表中的干扰信号后，EUT能达到表中的性能等级要求为合格⑿、工频磁场敏感度（MS）标准未对磁场敏感度提要求，但如果产品中使用了磁敏感元件则必须预先提出，根据实际情况，我们再提出具体的测试指标工频磁场敏感度的测试布置及测试方法必须符合标准IEC1000-4-8的要求关于上述表格中性能等级的说明：A级：EUT在试验中，试验后始终正常地工作，没有出现超过产品说明书允许限度的性能降低B级：EUT在试验中出现了超过产品说明书允许限度的性能降低，但没有出现存储数据丢失和EUT工作状态发生改变的现象试验后，EUT立即自动恢复正常C级：在试验中，EUT出现临时的功能丢失，但不存在EUT物理损坏和系统软件损坏的现象试验后，EUT需要经过人工操作，能恢复正常工作R级：试验后，设备没有出现损坏或故障（如软件损坏或保护装置的误动作）现象外部干扰信号引起保险丝以及其他保护装置的损坏是允许的，在替换保护装置，重新设置运行参数后，设备能正常运行注：1 上述的要求主要根据欧标提出三、电磁干扰三要素1、干扰源2、耦合途径3、敏感（接收）装置它们之间的关系如下图所示：三个要素缺一不可，少一个就构不成电磁兼容问题，所以要解决电磁兼容问题首先就要从这三个要素着手我们注意到，耦合途径在这三个要素中处于关键的位置对于一个具体的产品，耦合途径往往既是EMI信号的耦合途径，又是EMS信号的耦合途径所以耦合途径对于电磁兼容问题有着更重要的意义四、耦合机制及相应的对策措施简介耦合机制可分为两大类：－传导－非传导传导耦合有两种模式：－直接传导－公共阻抗，例如可通过公共地阻抗进入到线路非传导耦合有三种模式：－电场电场的定义：电场的耦合模型如下图所示：从等效电路可以算出耦合的干扰电压：VS由此式可得干扰电压和信号频率的关系图：从图可可知，在低频时耦合的干扰信号较少我们将模型再度简化：其中：图示是两根导线产生的串音干扰的示意图：由上我们可以找到抑制电场耦合的方法：－尽可能使导线间的分布电容降低：●使导线间的距离拉大；●因为分布电容与导线的长度成正比，所以要尽可能缩短导线的长度；●导体下增加一块接地平面可减小导线间的分布电容；－隔离的方法图示中的隔离地线的长度必须短于信号频率的波长－降低dv/dt例如使用沿时间较长的器件；－可能的情况下降低负载阻抗；－增加旁路电容－屏蔽－磁场磁场的产生：H=I/2лr当变化的磁力线穿过一个闭合回路，在此回路中会产生一感应电压（适用于低频的情况：所有的尺寸都比k小）其中：为环路垂直矢量A为回路面积B为变化的磁通量B0为磁通密度的峰值q为磁通与环路垂直矢量的夹角两根导线之间的磁场耦合通常由下式决定：其中：M是互感互感M跟导线的长度、形状以及离地平面的高度等因素有关，例：地平面上两圆导线间的互感由下式决定：其中：h为平行导线到地的距离D为两导线间的距离，且大于导线直径a为常数从上面的分析，我们可以得出减少磁场耦合的方法：－减少路所涵盖的面积－使回路和干扰源的距离尽可能远－使回路方向与磁场方向平行－降低磁场干扰源的强度－减小回路间的互感：•两导线的间距拉大；•缩短导线的长度；•使导线尽可能接近地平面；•使各自磁场方向相互垂直，如下图所示：－屏蔽－混合形式（电场、磁场同时作用或电磁场）在低频的条件下，可以将混合的模型理解为电场和磁场的叠加在高频的条件下，应采用传输线的理论进行分析，也就是将每一条耦合线路用电容、电感元件来替代注：可通过比较耦合线路的长度和线路上信号的波长来区分高低频在实际的电路中，往往是电场耦合与磁场耦合同时存在，我们可通过接收电路阻抗来判断那一种耦合方式占优势：--当接收电路为高阻抗时，电场耦合占优势；--当接收电路为低阻抗时，磁场耦合占优势当然也有可能这两种耦合形式均不占优势或者是没有那一种耦合形式占明显的优势对于传导类耦合机制的对策措施：－滤波滤波电路有多种形式，有单元件滤波、组合电路滤波也有其他的分法，但这些都不重要，关键在于具体电路的需要－隔离在数字或模拟电路中可以利用变压器、光隔离器件等来减少电磁干扰的传播使用时的限制因素是他们的输入输出容抗（通常是在pF范围内），该阻抗允许高频噪声旁路光隔离器－衰减在抑制干扰源等方面有着重要的作用抑制非传导类干扰的一些共性的对策措施:－降低（干扰信号的）发射和接收天线的灵敏度－拉开发射和接收天线间的距离－屏蔽五、解决EMC问题的时机、过程以及方法1、时机解决产品EMC问题的容易程度与解决问题的成本存在这样的关系：所以从设计阶段开始考虑EMC问题，成本最低，也最容易2、过程A、论证阶段：B、方案阶段C、工程研制阶段，即实现产品EMC性能的全过程，必要时需要进行一些模拟试验D、定型阶段：完成对产品的EMC性能鉴定，形成相关文件E、生产阶段：强调生产的过程与工艺要保证产品的EMC性能3、解决方法（1）确认干扰源，并确定其干扰的量级；（2）确认敏感（接收）装置，对敏感电路进行识别和等级划分；（3）确认耦合机制；（4）问题的解决；（5）用实验确认结果六、解决EMC问题所涉及的技术简介1、滤波⑴共模干扰、差模干扰的概念：差模：例：电源的火线与中线之间的干扰共模：例：火线和中线与地之间的干扰共模干扰在转换成差模干扰后才会对电子线路构成影响⑵典型的电源滤波电路：其中共模线圈、CY1、CY2是针对共模干扰，差模线圈、CX是针对差模干扰⑶注意事项：•滤波器应放在干扰信号的入口处或敏感元件旁电源滤波器应放在机体入口处；•滤波器的输入、输出线禁止捆扎在一起，也禁止就近平行走线；•滤波器外壳必须良好接地，接地线尽量短，最好外壳紧贴在金属机壳上；•对信号线而言，滤波的方法必须能保证信号的完整性；•滤波元件的选择必须有针对性；•滤波方法必须与线路、结构相容，必须容易实现且很好地重复；•滤波必须完全彻底；•防止由滤波元器件构成意外振荡；•滤波要有层次一个系统不仅系统的对外接口要采取滤波措施，而且系统内各分系统（装置）间也要采取相应的滤波措施•必须正确地放置滤波元器件。

电磁兼容中的接地技术范本电磁兼容（EMC）是指电子设备在正常使用过程中，能够在相互干扰的电磁环境下，保持其正常工作和互不干扰的能力。

而接地技术是电磁兼容中非常重要的一部分，它对于保障设备的正常工作具有重要的意义。

本文将基于电磁兼容的实际需求，介绍一些接地技术的范本，包括单点接地、多点接地和隔离接地等。

接地是电磁兼容技术中最基本、最常用的手段之一，通过合理的接地设计和布线，可以有效减少或排除设备之间的共模干扰和接地回路的回流干扰。

单点接地是一种常用的接地技术，它是将所有设备的接地线连接在一个点上，通过该点与地之间建立低阻抗的连接，形成一个共同的参考电势。

在实际应用中，可以选择设备箱体或设备电源的负极作为单点接地的位置，通过将所有设备连接到该负极上，实现接地的有效集中，从而减少干扰的传导和辐射。

多点接地是另一种常用的接地技术，它与单点接地相比，可以更好地解决长距离设备之间的接地问题。

在实际应用中，设备通常会分布在不同的位置，通过将每个设备的接地线分别连接到地线阵列上，构成一个新的地面点，可以有效降低设备之间的接地电位差，进而减少干扰的传导和辐射。

隔离接地是一种常用的应对电磁干扰的技术，它通过在设备与地之间设置隔离体，将设备与地之间的电气连接割断，实现设备与环境之间的电气隔离。

在实际应用中，可以使用绝缘胶垫、绝缘导线等隔离材料或隔离器件来实现电气隔离。

隔离接地在一些对地线干扰要求较高的场合，如医疗设备、高精度测量设备等方面有较为广泛的应用。

除了以上介绍的接地技术范本，还有一些其他的接地技术在特定的应用场景中也得到了广泛应用。

比如，在一些对地线电阻要求较高的场合，可以使用大面积的接地网格或接地板来降低接地电阻，提高接地效果；在一些对地线电感要求较高的场合，可以使用平行的接地导线，通过电感的互感效应降低互相干扰的程度；在一些防雷接地的场合，可以采用地下埋深较深的接地棒或接地钉，减少雷击对设备的影响。

综上所述，接地技术在电磁兼容中具有重要的作用，它可以有效降低设备之间的干扰，保障设备的正常工作。

电磁兼容性(EMC)简介电磁兼容是研究电磁干扰的学科。

电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现，1981年英国科学家发表“论干扰”的文章，标志着研究干扰问题的开始。

1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。

虽然电磁干扰问题由来已久，但电磁兼容这个新的综合性学科确是近代形成的。

40年代提出电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility缩写为EMC）概念,是电磁干扰问题由单纯的排除干扰逐步发展成为从理论上、技术上全面控制用电设备在其电磁环境中正常工作能力保证的系统工程。

70年代以来，电磁兼容技术逐渐成为非常活跃的学科领域之一。

80年代，美国、德国、日本、前苏联、法国等经济发达国家在电磁兼容研究和应用方面达到很高的水平。

建立了相应的电磁兼容标准和规范，电磁兼容设计成为民用电子设备和军用武器装备研制中必须严格遵循的原则和步骤。

电磁兼容性成为产品可靠性保证中的重要组成部分。

90年代，电磁兼容性工程以事后检测处理发展到预先分析评估、预先检验、预先设计。

在我国电磁兼容理论和技术的研究起步较晚，直到80年代之后才组织系统地研究并制定国家级和行业级的电磁兼容性标准和规范。

90年代以来，随着国民经济和高科技产业的形迅速发展，在航空、航天、通信、电子等部门，电磁兼容技术受到格外重视。

电磁兼容性的定义由于电磁干扰源的大量普遍曾在，电磁干扰现象经常发生。

如果在一个系统中各种用电设备能和谐正常工作而不致相互发生电磁干扰造成性能改变和遭受损坏，人们就满意的称这个系统中的用电设备是相互兼容的。

但是随着用电设备功能的多样化、结构的复杂化、功率加大和频率提高，同时它们的灵敏度已越来越高，这种相互包容兼顾、各显其能的状态很难获得。

为了使系统达到电磁兼容，必须以系统的电磁环境为依据，要求每个用电设备不产生超过一定限度的电磁发射，同时又要求它具有一定的抗干扰能力。