电磁兼容概述
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电磁兼容class a全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:电磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)是指在一定的电磁环境中,电子设备不受外部电磁干扰,同时也不会对周围环境和其他设备产生电磁干扰的能力。
在电子设备日益普及和电磁环境日益复杂的今天,电磁兼容性已经成为了电子设备设计和生产中不可忽视的重要因素之一。
在电磁兼容性中,Class A是一个重要的概念。
Class A是指符合欧洲工业标准EN 55022的设备,其限值适用于在工业环境中运行的设备,并且其电磁辐射不会对周围环境造成过多干扰。
Class A设备有更严格的要求,更高的可靠性和稳定性。
这也说明Class A设备在工业环境中运行更为可靠,能够更好地保证工作的稳定性和安全性。
在实际的电子设备设计和生产中,要想生产一款符合Class A标准的产品,需要从多个方面进行考虑和优化。
首先是对产品的电路设计进行优化,包括合理设计电路结构和布局,减小电磁辐射噪声的传播路径,降低电磁辐射干扰的发生概率。
其次是对产品的的外壳设计进行优化,采用合适的屏蔽材料和结构,减小电磁波在外壳内的传播和辐射,保证产品在工作过程中不会对周围环境产生过多的电磁辐射干扰。
除了电路设计和外壳设计外,还需要对产品的电磁兼容性进行充分的测试和验证。
通过电磁兼容性测试,可以验证产品是否符合Class A标准,以及在实际工作环境中的可靠性和稳定性。
测试包括电磁兼容性辐射测试、电磁兼容性传导测试、电磁兼容性敏感性测试等多个方面。
只有经过严格的测试和验证,才能保证产品在实际使用中不会受到外部电磁干扰,同时也不会对其他设备和环境产生干扰。
在电磁兼容性方面,Class A标准不仅仅适用于工业设备,也适用于其他环境下的设备。
对于一些对电磁兼容性要求比较高的领域,如军事、航空航天等,Class A标准更是不可或缺的重要指标。
在这些领域中,电子设备往往需要承受更严苛的环境和条件,只有符合Class A 标准的产品才能够满足其对可靠性和稳定性的要求。
PCB的电磁兼容设计概述引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在不产生或不受外界电磁干扰的情况下,正常工作以及在其工作环境中不对其他设备产生电磁干扰的能力。
在PCB设计中,电磁兼容设计的重要性不言而喻。
本文将对PCB的电磁兼容设计概述进行讨论,包括EMC的基本原理、常见问题以及相应的解决方案。
电磁兼容的基本原理电磁兼容设计的基本原理是通过合理的电路布局、地线设计以及滤波等措施来减少电磁辐射和电磁感应干扰。
在PCB设计中,以下原则应被遵循:1. 电路布局在PCB的电路布局中,重要的电路组成部分应尽可能远离辐射噪声源。
此外,不同功能的电路应相互隔离,以避免彼此之间的干扰。
例如,高频电路和低频电路应分别布局在不同的地方,并通过光隔离、屏蔽罩等手段来相互隔离。
2. 地线设计地线是PCB中保证信号的可靠传输以及防止电磁干扰的重要组成部分。
良好的地线设计可以有效减少信号回流路径上的电磁辐射。
为了实现良好的地线设计,在PCB布线过程中,应遵循以下几点原则: - 尽量将地线和信号线走在同一层,减少信号与地线之间的交叉。
- 采用宽而短的地线,以降低地线的电阻和电感。
- 在PCB布线中,要避免地线回流路径过长,尽量使其短而直。
3. 滤波措施滤波是一种常用的减少电磁干扰的手段。
在PCB设计中,通过合理的滤波器设计可以有效滤除电磁噪声,从而提高系统的电磁兼容性。
常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
在选取滤波器时,应结合系统的实际需求来确定合适的滤波器类型和参数。
常见问题及解决方案在PCB设计中,存在一些常见的电磁兼容问题,下面将结合这些问题给出相应的解决方案。
1. 辐射噪声问题辐射噪声是指电子设备所产生的电磁波通过空气或其他传导介质传播到周围环境中产生的干扰。
为了减少辐射噪声,可以采取以下措施:- 合理规划PCB布局,将辐射噪声源与敏感电路部分分开。
电磁兼容整改措施概述及解释说明1. 引言1.1 概述电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指在复杂电磁环境下,各种电子设备和系统能够正常工作,并且不会对周围环境和其他设备产生不可接受的干扰。
随着科技的快速发展和广泛应用,电磁兼容性问题日益突出,给人们的日常生活、工业生产以及航空航天等领域带来了许多挑战。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分。
首先,在引言中将介绍电磁兼容整改措施的概述以及文章的结构;其次,在第二部分中阐述了电磁兼容整改措施的解释说明,包括对电磁兼容概念进行解释、分析电磁干扰问题产生原因以及为何需要采取整改措施;第三部分将对电磁兼容整改措施进行分类和方法论述,涉及线缆布置与屏蔽处理相关措施、地线设计和接地处理相关措施以及EMI滤波器和抑制器的应用措施;第四部分将通过具体案例,提供电磁兼容整改措施的实施细节和分析;最后,在结论部分总结了电磁兼容整改的重要性、整改措施实施对产品或系统绩效的影响以及未来发展趋势和挑战。
1.3 目的本文的目的是介绍和解释电磁兼容整改措施的基本概念与原理,为读者提供一种了解和应用这些措施的方法。
通过深入理解电磁兼容整改问题,读者可以有效地识别和解决相关问题,并采取相应的措施来确保设备和系统在复杂电磁环境中的正常运行。
2. 电磁兼容整改措施解释说明:2.1 电磁兼容概念解释电磁兼容指的是在电子设备或系统中,各种不同的电子设备能够在不产生互相干扰或受到外界干扰的情况下协同工作的能力。
在现代科技发展中,电子设备越来越复杂,频谱资源日益紧张,因此保持良好的电磁兼容性显得尤为重要。
2.2 电磁干扰问题分析在电子设备中,存在着各种类型的电磁场,包括辐射、传导和导耦等。
这些电磁场可能会对其他附近的设备或系统造成干扰,导致无法正常工作或降低性能。
例如,在无线通信系统中,如果存在强大的脉冲噪声源,则可能会引起接收器敏感度下降或信号质量恶化。
第1篇一、前言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子产品在正常使用过程中,自身产生的电磁干扰(EMI)不会对其他电子设备造成干扰,同时自身也能够抵抗外界电磁干扰的能力。
随着电子产品的广泛应用,电磁兼容问题日益突出,因此,了解电磁兼容产品及其使用方法至关重要。
本说明书旨在为您提供电磁兼容产品的相关指南。
二、电磁兼容产品概述1. 电磁兼容产品定义电磁兼容产品是指符合电磁兼容性要求,能够在电磁环境中正常运行,不对其他设备产生干扰,同时也能抵抗外界电磁干扰的电子产品。
2. 电磁兼容产品类型(1)滤波器:用于抑制电磁干扰,提高电磁兼容性。
(2)屏蔽材料:用于屏蔽电磁干扰,保护设备免受干扰。
(3)接地材料:用于将设备中的干扰电流引入大地,降低干扰。
(4)电源线滤波器:用于降低电源线中的电磁干扰。
(5)电源线接地线:用于将设备中的干扰电流引入大地。
三、电磁兼容产品选购指南1. 了解产品性能参数在选购电磁兼容产品时,首先要了解产品的性能参数,如滤波器的插入损耗、屏蔽材料的屏蔽效能、接地材料的接地电阻等。
这些参数将直接影响产品的电磁兼容性能。
2. 选择正规厂家生产的产品选购电磁兼容产品时,应选择正规厂家生产的产品,确保产品质量。
正规厂家生产的电磁兼容产品通常具有较高的性能和可靠性。
3. 检查产品认证证书在选购电磁兼容产品时,要检查产品是否有相应的认证证书,如CE认证、RoHS认证等。
这些证书表明产品符合国际标准,具有较高的质量。
4. 注意产品包装和标识选购电磁兼容产品时,要注意产品的包装和标识。
正规厂家生产的产品包装完整,标识清晰,便于识别。
四、电磁兼容产品使用指南1. 滤波器使用指南(1)正确连接滤波器:将滤波器按照产品说明书要求正确连接到电路中。
(2)选择合适的滤波器:根据电路中的干扰频率和功率,选择合适的滤波器。
(3)注意滤波器安装位置:滤波器应安装在干扰源附近,以便有效抑制干扰。
电工技师技术论文范文浅谈电工技术领域中的电磁兼容摘要随着社会经济的高速发展,电工技术领域也获得了飞速发展,伴随着着巨大的发展,电工技术对电磁环境的要求也更加严格,但由于发展带来的电磁环境问题也逐渐增多,因此,电工技术中的电磁兼容问题成了电工技术领域发展中重要思考的课题。
电磁兼容技术则作为消除电气设备的电磁干扰破坏性影响的技术手段也势必走向更规范、更统一的发展【关键词】电工技术电磁兼容随着社会经济的高速发展,电工技术领域也获得了飞速发展,伴随着着巨大的发展,电工技术对电磁环境的要求也更加严格,但由于发展带来的电磁环境问题也逐渐增多,因此,电工技术中的电磁兼容问题成了电工技术领域发展中重要思考的课题。
1 电磁兼容概述电磁兼容Electromagnetic Compatibility具体指代的是在电气设备运转同时产生的一种电磁环境,并且能够满足电气设备的工作不受影响的一种电磁环境与电气设备兼容的现象。
通俗的来说,电磁兼容就是在电磁干扰状况下的噪声不损害正常的有用信号情况下与之共存。
电磁兼容主要有三种存在形式:电磁信号、电磁噪声和电磁干扰。
总的来说,电磁兼容趋势需要达到两个要求:一方面是电气设备有一定的电磁敏感性,即对环境中的电磁干扰噪声有一定的抗扰功能,另一方面则是电气设备在正常运转过程中对环境的电磁干扰是有限性的,达到一定的峰值便不能再改变。
2 电工技术领域中的电磁兼容现象现代电气设备中的电磁干扰所引起的电气故障属于随机的故障状态,它有一定的不确定性,但是却能够自行恢复原功能的特征。
现主要描述几个电磁兼容对其影响面较广的电工技术。
2.1 电动车随着环境保护的理念不断深入人心,电动车不具有内燃机也不由尾气排放的特点被许多环保人士喜爱,电动车的出现某一程度上对于城市空气质量的改善起了巨大的作用。
但人们往往着重在于其减少空气污染的层面上,没有对电动车对于电磁环境的影响。
美国曾有学者对内燃机其对电磁环境的影响做过实验证明,电磁噪声会伴随着汽车的数量增多呈流线型增加。
电磁兼容概述一、电磁兼容的根本概念1.1电磁兼容的定义电磁兼容性即 EMC (Electromagnetic Compatibility).有关电磁兼容的定义:(1)国家标准GB/T 4365-1995?电磁术语?的定义: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水平.(2)美国电气电子工程师协会(IEEE)的定义:一个装置能在其所处的电磁环境中满意地工作同时又不向该环境及同一环境中的其他装置排放超过允许范围的电磁扰动.(3)国际电工技术委员会(IEC)的定义:电磁兼容是设备的一种水平.它在其电磁环境中能完成它的功能,而不至于在其环境中产生不允许的干扰.上述三个定义虽然措辞不同,但都可概括为两个方面:(1)设备或系统承受电磁骚扰时,能正常工作;(2)设备工作时,不产生超过规定值的电磁骚扰.1.2电磁干扰和电磁骚扰电磁骚扰(E1ectromagnetic Disturbance):可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命物质产生损害作用的电磁现象.电磁干扰(E1ectromagnetic Interference—EMI):由电磁骚扰引起的设备、系统或传播通道的性能下降.电磁骚扰和电磁干扰比拟:两个词语过去经常混用,但两者之间有明显的区别一一前者是指电磁能量的发射过程,后者那么强调电磁骚扰造成的结果.1.3抗扰性和电磁敏感性抗扰性(Immunity of Disturbance):装置、设备或系统面临电磁骚扰而不降低运行性能的水平.电磁敏感性(E1ectromagnetic Susceptibility—EMS):在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能防止性能降低的水平.电磁敏感性与抗扰性比拟:同一性能的正反两个不同说法,敏感性高意味着抗扰性能低.传导 辐射静电放电1.4 发射电平、抗扰性电平、发射限值和兼容性电平等之间的关系一一,—抗扰性电平 I 设备抗扰性设计裕量抗扰性限值一 抗扰性裕量 兼容性电平 发射裕量 发射限值 一设备发射设计裕量一一 一一、一 一一 ―发射电平独立变量1.5 电磁兼容标准兼容性裕量1.5.1电磁兼容标准的制定依据和目的电源线电源线/信号2 / 91.6电磁干扰1.6.1电磁干扰三要素电磁兼容就是研究电磁干扰(Electromagnetic Interference-EMI)问题.电磁干扰三要素如下列图:电路受干扰的程度可用下式描述:S WC /1式中,S为电路受干扰的程度;W为骚扰源的强度;C为骚扰源通过某种途径到达被干扰处的耦合因素;I为被干扰电路的抗干扰性能对于任何一个干扰现象,必然存在电磁干扰的三要素,且缺一不可.因此,在系统设计、制造、安装和调试中,消除三要素中的任何一个,干扰即可消除.电磁兼容设计的根本出发点就在于破坏上述三个条件中的一个或几个.1.6.2电磁干扰现象数字视频设备1.6.3产生电磁干扰的条件〔1〕忽然变化的电压或电流,即dV/dt或dI/dt很大;〔2〕辐射天线或传导导体;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.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.但凡存在这种电压或电流忽然变化的地方,都要考虑电磁干扰问题.二、电磁骚扰源2.1电磁骚扰源分类〔1〕从来源分:自然骚扰和人为骚扰〔2〕从骚扰属性分:功能性骚扰和非功能性骚扰〔3〕从耦合方式分:传导骚扰和辐射骚扰〔4〕从频谱宽度分:宽带骚扰和窄带骚扰〔5〕从频率范围分:甚低频骚扰〔30Hz以下〕、工频与音频骚扰〔50Hz及其谐波〕、载频骚扰〔10kHz — 300kHz〕、射频及视频骚扰〔300kHz — 300MHz〕、微波骚扰〔300MHz 一 100GHz〕;2.2常见大自然骚扰源〔1〕雷电〔2〕太阳噪声〔3〕物质本身固有的噪声2.3常见人为骚扰源〔1〕无线电通信设备〔2〕工业、科学、医疗设备〔3〕电力系统〔4〕点火系统〔5〕家用电器、电开工具及电气照明〔6〕信息技术设备〔7〕静电放电2.4电磁骚扰源强度无论是自然的或人为的电磁骚扰源,按其构成威胁的程度均可分为4类: 雷电、强电磁脉冲、静电放电和开关操作.2.5静电放电以往所关注的静电危害,主要是静电电压对器件造成的损坏.然而,在EMC研究中,主要关注静电放电过程所形成的干扰.静电放电电流上升沿短,幅度高,所以会产生强度大,频谱宽的电磁场.上升沿为1ns的脉冲,带宽可达300MHz.三、电磁骚扰的传播3.1将传播方式按耦合机理分类〔1〕传导耦合〔公共阻抗耦合〕:电路中的骚扰电压或电流通过公共电路〔如公用的导线、元器件等〕流通到另一个电路中的耦合方式.其特点是电路间至少有两个电气连接节点〔2〕磁场耦合〔电感耦合〕一个电路中的骚扰电流通过链接磁通〔互感〕在另一个回路中感应电动势,以传播骚扰的耦合方式〔3〕电场耦合〔电容耦合〕:一个电路中导体的骚扰电压通过与其临近的另一个电路的导体之间的相互电容耦合产生骚扰电流〔4〕辐射耦合:电磁骚扰在空间以电磁波的形式传播,耦合至被干扰电路3.2减小传导耦合影响的举措〔1〕尽量减少与骚扰源回路的公共局部〔2〕采取滤波举措3.3减小磁场耦合的举措〔1〕降低骚扰电流的频率〔2〕减小回路之间的互感〔3〕减小被干扰回路的负载阻抗3.4减小电场耦合的举措(1)减小骚扰电压(2)降低骚扰电压的频率(3)减小被干扰回路中源阻抗和负载阻抗的并联值(4)减小电路之间的耦合电容(5)采取屏蔽举措3.5减小辐射耦合的举措辐射耦合是指电磁骚扰在空间中以电磁波的形式传播,耦合至被干扰电路.空间辐射电磁波对电路的干扰:有的是通过接收天线感应进入接收电路,多数是通过线缆感应,然后沿导线进入接收电路,还有的是通过电路回路感应形成干扰.3.5.1用天线的概念分析辐射问题要解决辐射耦合问题,就需要正确识别和处理好无意间形成的与辐射发射和辐射接收有关的发射天线和接收天线.(1)用天线的概念看待设备中的导体,发现隐蔽的天线(2)尽量消除具有天线性能的结构(3)不能消除天线时,限制天线的辐射,即:I减小环天线的面积II减小两个导体之间的射频电压3.5.2如何减小辐射(1)为减小辐射,应当防止形成有效的天线结构,或将天线的两局部短接起来(2)对于回路天线,应当减小回路的面积,或使其局部回路的作用相互抵消(3)对于缝隙天线,应当减小缝隙的最大尺寸(一般要小于人/20),或采用波导结构以减少低于其截止频率的辐射保证电磁兼容性的方法4.1电磁兼容工程在产品设计开发的不同阶段,可采取的技术手段及付出的代价是不同的.设计初期,EMC设计本钱很少,可采取的举措很多;越到后期,可采取的手段越少,付出的代价也越高.为此,应当在新产品设计阶段就首先进行电磁兼容设计.设计阶段调试阶段 生产阶段时间4.2 电磁兼容设计考前须知〔1〕跟据使用环境获取对系统的电磁兼容性要求 〔2〕在方案论证初期就提出产品的电磁兼容性指标〔3〕把电磁兼容性设计融入产品的功能设计中,而不是采取事后的补救举措 〔4〕通过试验、测量确认系统已到达电磁兼容性要求 〔5〕对产品进行跟踪调查,保证其寿命期内的电磁兼容问题4.3 电磁兼容设计内容〔r 伊准、标准系统分析,产品要求EMI 分析 <[分析.仿真电磁暖扰源骚扰耦合通道 敏感电路电气、电子系统< EMC 设计合理布局屏蔽1ale 限制,滤波接地IEMC 测量■,测试{代价可用技术4.4电磁兼容设计思路4.4.1从电磁干扰的三要素入手〔1〕充分了解电子设备可能存在的电磁骚扰源及其性质,消除或降低电磁骚扰源的参数.〔2〕充分分析电磁骚扰可能的传播途径,切断或削弱与电磁骚扰的耦合通路.〔3〕分析和熟悉易于接收电磁骚扰的电磁敏感电路或单元,提升其承受电磁骚扰的水平.4.4.2技术举措归纳〔1〕设备或系统本身应尽可能选用相互干扰最小的部件、电路和设备,并予以合理的布局.〔2〕通过采用屏蔽、滤波、接地、合理布线等技术,将干扰予以隔离和抑制.。
电磁兼容试验和测量技术电磁兼容试验和测量技术是现代电子设备开发和应用中不可或缺的重要环节。
随着电子设备的广泛应用,电磁兼容性问题也日益突出,因此对电磁兼容性进行试验和测量显得尤为重要。
本文将对电磁兼容试验和测量技术进行详细介绍。
一、电磁兼容性概述电磁兼容性是指在特定的电磁环境下,各种电子设备能够在相互之间以及与环境中的其他电子设备之间正常工作,而不产生不可接受的电磁干扰。
在现代社会中,电子设备越来越多,各种设备之间相互干扰的问题也日益突出。
电磁兼容试验和测量技术的目的就是为了确保各种电子设备在不同的电磁环境下能够正常工作,而不会相互干扰。
二、电磁兼容试验技术1. 辐射发射试验:辐射发射试验是指对电子设备所产生的电磁辐射进行测试。
通过在特定的频率范围内对设备进行发射试验,可以评估设备对周围环境的电磁辐射程度。
常用的试验方法包括开路辐射试验和传导辐射试验。
2. 抗干扰能力试验:抗干扰能力试验是指对电子设备在外界电磁干扰下的抗干扰能力进行测试。
通过模拟外界电磁干扰,如电磁波、电磁脉冲等,对设备进行试验,评估设备的抗干扰能力。
常用的试验方法包括抗辐射干扰试验和抗传导干扰试验。
3. 静电放电试验:静电放电试验是指对设备在静电放电干扰下的抗干扰能力进行测试。
通过模拟人体静电放电,对设备进行试验,评估设备的抗静电放电能力。
常用的试验方法包括人体模拟静电放电试验和机器模拟静电放电试验。
三、电磁兼容测量技术1. 辐射发射测量:辐射发射测量是指对电子设备产生的电磁辐射进行测量。
通过使用频谱分析仪、天线等测量设备,对设备在特定频率范围内的辐射进行测量,并评估辐射的强度和频率分布。
2. 抗干扰能力测量:抗干扰能力测量是指对电子设备在外界电磁干扰下的抗干扰能力进行测量。
通过使用信号发生器、功率放大器等测量设备,模拟外界电磁干扰,对设备的工作状态和性能进行测量,并评估设备的抗干扰能力。
3. 静电放电测量:静电放电测量是指对设备在静电放电干扰下的抗干扰能力进行测量。
浅显易懂,整体地讲清楚,什么是电磁兼容(EMC)EMC概述(1)什么是电磁兼容性(EMC)?“电磁兼容性(EMC)”主要分为两种,一种是设备本身的电磁噪声对其他设备或人体带来的影响(电磁干扰,EMI:Electromagnetic Interference, Emission),另一种是设备是否会因来自外部的电磁干扰而发生误动作(电磁敏感性EMS:Electromagnetic Susceptibility, Immunity),之所称为“电磁兼容性”,是由于为了避免发生故障,这两方面都要兼顾。
以文字的形式写成“定义”是这样的,理解起来有点难是吧。
下面我将浅显易懂地、直观地解释一下。
我将以大家熟悉的半导体集成电路(LSI、IC)为主角进行解说。
首先是电磁干扰(EMI或电磁发射)。
如今,已经开发出并且在售的LSI和IC种类繁多。
为了便于说明,大致分类如下:①老式三端电源(7805和7905等)和低饱和电源(LDO)等直流电源相关产品。
这些产品要处理的信号是直流(DC)的。
②差分运算放大器(运算放大器)、电压比较器(比较器)、语音信号处理等相关的产品。
要处理的信号是基于正弦波的模拟信号和线性信号。
③微控制器、存储器、逻辑等相关的产品。
要处理的信号是数字信号。
④最近常用的开关电源和电荷泵电源等电源相关的产品;LED驱动器、LCD驱动器等显示相关的产品;PWM电机驱动器等驱动相关的产品。
这些LSI和IC是涉及到开关技术的产品。
其中①和②不产生电磁干扰(EMI),③和④产生电磁干扰(EMI)。
可以简单的理解为模拟LSI和线性LSI不会产生电磁噪声,而数字LSI和开关LSI会产生电磁噪声,这样说可能更直观更易懂。
由于直流电压本身没有基波和谐波分量,正弦波中的高次谐波分量(基波的N倍频分量)很少,因此不易产生电磁噪声。
而数字LSI 和开关LSI是处理矩形波(脉冲波)的产品,因此会产生比如在1GHz (千兆赫兹)左右的高次谐波分量(主要是奇次谐波)。
电磁兼容概述一、电磁兼容概述电磁兼容(EMC)是指各种电的设备(包括电信设备和系统),在不损失信号所包含的信息的条件下,信号与干扰共存的能力。
即在复杂的电磁环境中,设备和系统除了要抵抗外来的电磁干扰保持正常工作外,还不能产生对该电磁环境中的其他电子、电气产品所不能容忍的电磁干扰。
或者也可以这样理解,电设备既要满足有关标准规定的电磁敏感度极限值要求,又要满足其电磁发射极限值要求。
因此电磁兼容也称电磁兼容性,它包含了各种电的设备之间在电磁环境中相互兼顾的性质。
1.1 电磁干扰近些年来,随着科学技术的发展,人们在生产生活中使用的电气及电子设备的数量逐渐增多,这些设备在工作运转的时候往往会产生一些有用或者无用的电磁能量,这些能量会影响到其他设备或者系统的工作,这就是电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI。
任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件:首先应该具有干扰源;其次有传播干扰能量的途径和通道;第三还必须有被干扰对象的响应。
在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备(或敏感器)。
干扰源、干扰传播途径(或传输通道)和敏感设备称为电磁干扰三要素。
1.1.1 电磁干扰的分类电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。
1.1.2 干扰源的分类电磁干扰源的分类方法有很多,一般说来可以分为两大类:自然干扰源与和人为干扰源。
自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。
人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰。
从电磁干扰属性来分,可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。
功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰;非说功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用。
从电磁干扰信号频谱宽度可以分为宽带干扰源和窄带干扰源。
干扰信号的带宽大于指定感受器带宽的称为宽带干扰,反之称为窄带干扰源。
从干扰信号的频率范围来分可以把干扰源分为工频与音频干扰源(50Hz及其谐波)、甚低频干扰源(30Hz以下)、载频干扰源(10kHz~300kHz)、射频及视频干扰源(300kHz)、微波干扰源(300MHz~100GHz)。
1.1.3 电磁干扰传播途径电磁干扰传播途径一般也分为两种:即传导耦合方式和辐射耦合方式。
任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径(或传输通道)。
通常认为电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式;另一种是辐射传输方式。
因此从被干扰的敏感器来看,干扰耦合可分为传导耦合和辐射耦合两大类。
传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接,干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器,发生干扰现象。
这个传输电路可包括导线,设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。
辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播,干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。
常见的辐射耦合由三种:1. 甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受,称为天线对天线耦合;2. 空间电磁场经导线感应而耦合,称为场对线的耦合;3.两根平行导线之间的高频信号感应,称为线对线的感应耦合。
在实际工程中,两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。
正因为多种途径的耦合同时存在,反复交叉耦合,共同产生干扰,才使电磁干扰变得难以控制。
1.1.4 电磁干扰的危害在日常生活环境中,所有的电子产品在操作时都会产生电磁骚扰,并且通过电源线、传输线进行传播以及通过空间辐射这些骚扰。
当这种骚扰积累到一定程度,就会造成干扰。
超过一定量值就会影响正在使用中的电子设备,造成信息传输的错误、信息的丢失、系统的误动作、死机,甚至造成严重的破坏。
具体来说,电磁干扰的危害主要表现为以下几个方面:(1) 对电子系统、设备的危害强烈的电磁干扰可能使灵敏的电子设备因过载而损坏。
(2) 对武器装备的危害,现代的无线电发射机和雷达能产生很强的电磁辐射场。
这种辐射场能引起装在武器装备系统中的灵敏电子引爆装置失控而过早启动;对制导导弹会导致偏离飞行弹道和增大距离误差;对飞机而言,则会引起操作系统失稳、航向不准、高度显示出错、雷达天线跟踪位置偏移等。
(3) 电磁场对人体的危害,不同频率的电磁辐射对人体的危害程度并不一样,低于1GHz 的辐射会导致皮肤组织感觉迟钝,能量渗透性强,易产生深部组织受热而损伤。
而1~3GHz 的辐射,会使人体表面组织和深部组织都会吸收能量,造成眼球和内组织损伤等。
为了防止某些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性。
电磁兼容学就是在认识、研究和控制电磁干扰的过程中建立起来的,它阐述电磁干扰产生的原因、分清干扰的性质,深入研究干扰传输及耦合的机理,系统地提出了抑制干扰的措施,制定出电磁兼容的系列标准和规范,建立电磁兼容试验和测量体系,这一切都促进了电磁兼容技术的发展。
1.2 电磁敏感性电磁敏感性指设备对所处环境中存在的电磁干扰具有的一定程度的抗扰能力,电磁敏感性和电磁抗扰度是对同一个概念的两种表述方法,接收器的电磁敏感性越高,抗干扰能力就越差,电磁抗扰度也就越低;反之,接收器的电磁敏感性越低,抗干扰能力就越强,电磁抗扰度也就越高。
具体哪种表述方式可以根据实际情况而定。
电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科,它涉及到了很多领域,如电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事等等。
在当今信息社会中,随着电子技术、计算机技术的发展,一个系统需要采用的电气及电子设备数量大幅度增加,而且电子设备的频带日益加宽,功率逐渐增大,灵敏度提高,连接各种设备的电缆网络也越来越复杂。
因此,电磁兼容问题日显重要。
二、EMI滤波器设计及PCB设计EMC设计是指在研制或安装、使用保护装置(设备)时,对可能产生电磁干扰的因素、路径进行分析、判断并采取合理、有效的技术措施使得保护装置在其电磁环境中可以正常工作,而且不产生危及其他装置(设备)正常工作的电磁干扰。
2.1 电磁干扰滤波器设计电磁兼容滤波器设计是电磁兼容设计工作中的重要环节。
滤波器的性能好坏直接影响到整个电气设备能否正常工作。
滤波器之所以能成为抑制电磁干扰的重要方法之一,是因为滤波器可以把无用的电磁能量即电磁干扰减少到满意的工作电平上,因此滤波器是防护传导干扰的主要措施。
2.1.1 电磁干扰滤波器的工作原理EMC滤波器的工作原理与普通滤波器一样,允许有用信号的频率分量通过,同时阻止其他干扰频率分量通过。
方式有两种:一是不让无用信号通过,并把它们反射回信号源;另一种是把无用信号在滤波器里消耗掉。
2.1.2电磁干扰滤波器的特殊性由于电磁干扰滤波器的作用是抑制干扰信号的通过,所以它与常规的滤波器有很大的不同。
(1)电磁干扰滤波器应该具有足够的机械强度、安装方便、工作可靠、重量轻、尺寸小以及结构简单等优点。
(2)电磁干扰滤波器在抑制电磁干扰的同时,能够在大电流和电压下长期工作,对有用的信号消耗小,保证最大传输效率。
(3)由于电磁干扰的频率是20Hz到几十GHz,故难以用集中参数等效电路来模拟滤波电路。
(4)电磁干扰滤波器在工作频率范围内应具有较高的衰减性能。
(5)干扰源的电平变化幅度大,有可能使电磁干扰滤波器出现饱和效应。
(6)电源系统的阻抗值与干扰源的阻抗值变化范围大,很难得到使用稳定的恒定值,故而电磁干扰滤波器很难工作在阻抗匹配的条件下。
2.1.3 电磁干扰滤波器的分类滤波是压缩干扰频谱的一种有效方法,当干扰频谱不同于有用信号的频带时,可以用电磁干扰滤波器将无用的干扰滤除。
因此,恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制传导干扰是十分重要的。
从频率选择的角度出发,电磁干扰滤波器属于低通滤波器,分为信号线滤波器和电源线滤波器等。
1.信号线滤波器信号线滤波器是用在各种信号线上的低通滤波器,用来滤除高频干扰成分。
可分为线路板滤波器、馈通滤波器和连接器滤波器等三种。
线路板滤波器适合于安装在线路板上,具有成本低、安装方便等优点;馈通滤波器适合于安装在屏蔽壳体上,特别适用于单根导线或电缆穿过屏蔽体时使用;滤波器连接器适用于多根导线或电缆穿过屏蔽体时使用。
滤波器连接器在外形上和尺寸上都和普通连接器相同,两者完全可以互换。
但滤波器连接器的每个针或孔上都有一个低通滤波器,它的电路可以是单个电容的,也可以是L型或π型的。
2 电源线滤波器电源线是电磁干扰传入设备和传出设备的主要途径。
为防止这两种情况的发生,必须在设备的电源接口安装电源线滤波器。
它只允许电源频率通过,而高于电源频率的电磁干扰却受到很大的衰减。
电源线上的干扰以两种形式出现,在火线、零线回路中的干扰为差模干扰,在火线、零线与地线回路中的干扰为共模干扰。
虽然电源线滤波器对差模干扰和共模干扰都有抑制作用,但效果不一样,应分别给出两者的插入损耗。
除了特别说明允许不接地的滤波器外,所有电源滤波器都必须接地,因为滤波器中的共模旁路电容只有接地时才起作用。
使用电源线滤波器时,应尽量靠近电源入口处安装,并使滤波器的输入/输出端之间屏蔽隔离,避免电磁干扰从输入端直接耦合到滤波器的输出端。
此外,滤波器的接地点还应尽量靠近设备的接地点。
电源线滤波器的技术指标包括:最大泄漏电流、耐压、额定工作频率、额定工作电压、额定工作电流和温度范围等。
电磁兼容性元器件是解决电磁干扰发射和电磁敏感度问题的关键,正确选择和使用这些元器件是做好电磁兼容性设计的前提。
因此,我们必须深入掌握这些元器件,这样才有可能设计出符合标准要求、性能价格比最优的电子、电气产品。
2.2 PCB设计印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件,它提供了电路元件和器件之间的电气连接,实践证明,即使电路原理图设计正确,如果电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利的影响。
因此为了设计出电磁兼容,应该正确认识PCB中的电磁干扰,全面掌握PCB的设计原则。
2.2.1 PCB设计中的电磁干扰PCB中的电磁干扰分为两类:内部干扰和外部干扰。
内部干扰主要是因为受邻近电路之间的寄生耦合以及内部的场耦合的影响,信号沿着传输路径有衰减。
这些问题可以描述为信号丢失、信号沿路径反射以及邻近信号线路的串话。
外部干扰主要是辐射问题和敏感度问题。
辐射问题主要来源于时钟或其他周期性信号的谐波。
补偿的办法是将周期信号局限在一个尽量小的区域内并阻隔与外界寄生耦合的路径。
对于外部影响的敏感度,例如无线频率的干扰,主要与耦合到I/O线上并传输到单元内部的能量有关。