电磁干扰抑制技术概述EMI

54差模干扰在电路回路中存在大小相等、方向相反的干扰电流，并且干扰电流在由两根导线组成的回路中传输。

图4.1.1：差模干扰示意图产生的原因差模干扰中的干扰是起源在回路线路之中(直接注入)，如同一线路中工作的电机，开关电源，可控硅等，他们在回路上所产生的干扰就是差模干扰。

如何影响设备差模干扰直接作用在设备两端的，直接影响设备工作，甚至破坏设备。

（表现为尖峰电压，电压跌落及中断）如何滤除差模干扰主要采用差模线圈和差模电容。

55差模线圈图4.1.2：差模线圈示意图从图中可知，当电流流过差模线圈之后，线圈里面的磁通是增强的，相当于两个磁通之和，线圈在低频率时低阻抗，高频率时高阻抗，所以在高频时利用它的高阻抗衰减差模信号。

差模电容电容具有低频率高阻抗，高频率低阻抗特性，利用电容在高频时它的低阻抗短路掉差模信号。

图4.1.3：差模电容示意图56共模干扰在电路回路中存在大小相等、方向相同的干扰电流，并且干扰电流在导线与地线中传输。

产生的原因电网串入共模电压、辐射干扰(如雷电) 在信号线上感应出共模电压、接地电压存在电位差引入共模电压。

如何影响设备因为在负载两端没有电位差，所有的共模电流都通过电缆和地之间的寄生电容流向地线，由于电路的非平衡性。

相同的共摸电压会在信号线和信号地线上产生不同的幅度的共模电流。

从而产生差模电压，形成干扰。

如何滤除共模干扰主要采用共模线圈和共模电容。

图4.2.1：共模干扰示意图57共模线圈图4.2.2：共模线圈示意图共模线圈和差模线圈原理比较类似，都是利用线圈高频时的高阻抗来衰减干扰信号。

共模线圈和差模线圈绕线方法刚好相反。

共模线圈对方向相反的电流基本不起作用。

共模电容共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的，都是利用电容的高频低阻抗，使高频干扰信号短路，而低频时电路不受任何影响。

只是差模电容是两极之间短路。

而共模电容是线对地短路。

图4.2.3：共模电容示意图58线圈抑制频率响应实际的电感是L 、C 的并联网络（忽略绕组的电阻）它的阻抗特性如图4.3.1所示，图4.3.1：电感频率响应图DM (LC)-1/2从图上可知，在谐振频率以下，呈现电感的阻抗特性，谐振频率以上，呈现电容的阻抗特性，随着频率的升高．阻抗越来越小，失去对干扰的抑制作用。

EMI （电磁干扰）基础2012-11-281、概述大多数国家的安全和EMC （电磁兼容）标准通常是合在一起的，如CE 认证（欧洲共同体认证）和CCC （中国强制认证）；但美国是分开的，UL 认证（美国保险商实验室）表示符合产品安全标准，而FCC 认证（美国联邦通信委员会）则表示符合电磁干扰标准。

EMC 要求机器既不能干扰其它设备，也不能受其它设备干扰，而EMI 包括传导和辐射，而传导又分为差模（DM ）噪声干扰和共模（CM ）噪声干扰。

2、EMI 辐射基础光、射线波、红外线、微波等都是电磁波，它们的波长λ（m ）、频率f （Hz ）和在介质中的传播速率u （m/s ）的关系是λ=u/f 。

如果电子设备尺寸接近于λ/4，那么它就极易发射（或者接收）相应频率的电波，这正是收音机天线的原理，手机收音机必须插上耳线才能收到电台是因为耳线作为天线使用了。

当天线远比最佳的λ/4短时会怎么样？天线短于λ/10仍相当有效，这就就是为什么在汽车上（固定长度的）鞭状天线可以很好的接收几乎所有FM 频道，当天线远比λ/4长时可以把天线当成已经钳位于λ/4，剩下的长度基本上多余。

把机器插头插到交流电网插座上时，其输入电缆（交流电源线）与建筑的配电线结合形成天线，这就产生很强的辐射干扰，影响附件其他设备工作，除辐射途径外，发射还可以通过电网线路传导干扰，直接影响其他插座上的装置。

麦克斯韦电磁场理论指出，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。

开关变换器频率越高EMI 性能越差， 对MOS 管而言，这里所指“频率”并非一定是PWM 开关频率（开关频率约为100kHz-500kHz ，即周期为几ms ），而是指非常短的转换时间，即10ns-100ns （MOS 管的驱动电阻不能随便选）。

在特定情况下转换时间是固定的，频率越高重复次数越多EMI 越严重。

尽管电磁波电场与磁场的幅值随着与发射源之间距离的增大而衰减，但在足够远的距离之外的任意点，电场和磁场的幅值比为恒定值。

摘要：开关电源的电磁干扰对电子设备的性能影响很大，因此，各种标准对抑制电源设备电磁干扰的要求已越来越高。

对开关电源中电磁干扰的产生机理做了简要的描述，着重总结了几种近年提出的新的抑制电磁干扰的方法，并对其原理、应用做了简单介绍。

1 引言随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。

开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（ ElectromagneticInterference ， EMI ）。

EMI 信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（ ElectromagneticCompatibility ）性。

随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。

本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。

2 电磁干扰的产生和传播方式开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。

通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。

下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。

2.1传导干扰的产生和传播传导干扰可分为共模（ CommonMode CM ）干扰和差模（ DifferentialMode DM ）干扰。

由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。

2.1.1 共模（ CM ）干扰变换器工作在高频情况时，由于 dv/dt 很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。

2016 Microchip Technology Inc.DS00001767A_CN 第1页AN1767电磁干扰（EMI ）当下，移动设备的数量日渐增多。

所有移动设备都是无线设备，它们辐射的电磁波会对其他设备产生电磁干扰。

电磁干扰是一种因电磁感应或外部源发射的电磁辐射而对电路产生影响的干扰。

人为造成或自然产生的外部干扰会导致电气设备的性能下降。

电磁干扰（Electromagnetic Interference ，EMI ）可以通过传导、辐射或二者的混合方式进入系统（或设备）。

辐射EMI 最常通过连接到运放等有源器件的印刷电路板（Printed Circuit Board ，PCB ）走线或接线传导。

这些走线和接线的物理长度使得它们成为有效的微波和射频（Radio Frequencies ，RF ）天线。

此外，可以将对EMI 敏感的设备放置在能够大幅衰减此类辐射信号的屏蔽容器内。

在这种情况下，容器内外的接线和连接形成EMI 信号进入设备的惟一传导路径。

另一方面，传导EMI 有多种来源。

除辐射EMI 信号外，传导EMI 也可通过供电网进入系统，或由系统自身产生。

例如，开关电源就可能是EMI 的一个来源。

电磁干扰示例包括将手机放到计算机扬声器附近时扬声器中传出的噪声，或者在车内使用手机接打电话时磁带放音机产生的响亮的静电噪声。

该EMI 通过信号传导、电源线传导和/或真空辐射在系统中传播。

最常见的传导干扰源是开关电源、交流电机、单片机或数字电路。

由于EMI 会影响包括医疗和航电设备在内的大多数电子设备，因此现代设备包含EMI 滤波器，以确保在严苛的EMI 环境中正常工作。

EMI 滤波器通常用于抑制任意电源和信号线中存在的传导干扰，也可用于抑制设备自身及其他设备产生的干扰，从而提高设备对其所处电磁环境中存在的EMI 信号的抵抗能力。

EMI 滤波器的阻抗具有很高的无功分量。

这意味着该滤波器会对高频信号产生更大的阻碍作用。

电磁干扰及常用的抑制技术摘要：各种干扰是机电一体化系统和装置出现瞬时故障的主要原因。

电磁兼容性设计是目前电子设备及机电一体化系统设计时考虑的一个重要原则，它的核心是抑制电磁干扰。

电磁干扰的抑制要从干扰源、传播途径、接收器三个方面着手，切断干扰耦合的途径，干扰的影响也将被消除。

常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。

关键词：电磁干扰干扰抑制屏蔽接地1．电磁干扰电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。

构成电磁干扰必须具备三个基本条件：①存在干扰源；②有相应的传输介质；③有敏感的接收元件。

只要除去其中一个条件，电磁干扰就可消除，这就是电磁抑制技术的基本出发点。

1.1 电磁干扰的分类常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法。

1、按其来源分类(1) 自然干扰。

自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。

(2) 人为干扰。

由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。

2、按干扰功能分类(1) 有意干扰。

有意干扰是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。

这是当前电子战的重要手段。

(2) 无意干扰。

无意干扰是指人在无意之中所造成的干扰，如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。

3、按干扰出现的规律分类(1) 固定干扰。

多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。

(2) 半固定干扰。

偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。

(3) 随机干扰。

无法预计的偶发性干扰。

4、按耦合方式分类(1) 传导耦合干扰。

传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式，通过金属导线或其他元件(如电容器、电感器、变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。

(2) 辐射耦合干扰。

电磁辐射耦合是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式，通过空间辐射传播，耦合到被干扰设备(或电路)。

1.2 电磁噪声耦合途径干扰源对电子设备的干扰是通过一定耦合形式进行的，无论是内部干扰或外部干扰，都是通过“路”(传输线路或电路)或“场”(静电场或交变电磁场)耦合到被干扰设备中的。

电磁干扰(EMI和射频干扰(RFI及其抑制措施研究李贵山杨建平黄晓峰(兰州工业高等专科学校兰州 730050摘要在电子系统中,强电与弱电交叉耦合的应用环境,干扰错综复杂,严重影响系统的稳定性和可靠性。

本文介绍EMI/RFI产生的原因和导入途径,分析并提出了一些行之有效的EMI/RFI抑制方法。

关键词EMI RFI 干扰途径干扰抑制1 引言随着电子系统的日益精密、复杂及多功能化,电子干扰问题日趋严重,它可使系统的性能发生变化、减弱,甚至导致系统完全失灵。

特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰问题,已成为近几年电子产业的热点。

为此,不少国家的专业委员会相继制定了法规,对电子产品的电磁波不泄露、抗干扰能力提出了严格规定,并强制执行。

美国联邦通信委员会(FCC于1983年颁布了20780文件,对计算机类器件的EMI进行限制;德国有关部门颁布了限制EMI的VDE规范,在放射和辐射方面的约束比FCC规范更严格;欧洲共同体又在VDE规范中增加了RF抗扰性、静电泄放和电源线抗扰性等指标。

FCC、VDE规范将电子设备分为A(工业类设备和B(消费类设备两类,具体限制如表1所示。

此外,还有一系列适用于电子EMI/RFI防护的标准文件:MIL-STD-461、MIL -STD-462、MIL-STD-463、MIL-STD-826、MIL-E-6051、MIL-I-6181、MIL-I-11748、MIL-I-26600、MSFC-SPEC279等,所有这些法规性文件对电子系统的干扰防护起到了重大的作用。

本文详细讨论了电子线路及系统中EMI/ RFI 的特征及其抑制措施。

2 EMI/RFI特性分析电子系统的干扰主要有电磁干扰(EMI、射频干扰(RFI和电磁脉冲(EMP三种,根据其来源可分为外界和内部两种,每个电子电气设备均可看作干扰源,这种干扰源不胜枚举。

EMI是在电子设备中产生的不需要的响应;RFI则从属于EMI;EMP是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等或外部原因(闪电、核爆炸等引起,能耦合到任何导线上,如电源线和电话线等,而与这些导线相连的电子系统将受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路受到永久性损坏。

环测威官网：/电磁干扰（EMI）领域最初在1933年由巴黎国际电工委员会（IEC）的一个小组委员会悄然获得了正式认可。

在CISPR（国际无线电干扰特别委员会）的名义下，成立小组委员会是为了更好地了解射频技术可能产生的长期复杂情况。

自1820年莫尔斯，亨利和韦尔成立以来，无线电的受欢迎程度已经爆发，成为大萧条时期必不可少的家用电器。

很快就确定有意和无意的RF传输开始影响其他电气系统，从而导致电子界对EMI的认识不断提高。

1934年在整个20世纪60年代，70年代和80年代，研究人员越来越担心电磁辐射的干扰增加。

1967年，美国军方颁布了Mil Standard 461A，该标准为已经在军事应用中使用的电子设备以及新军用电子设备的排放和易感性限制建立了测试和验证要求。

1979年，美国联邦通信委员会（FCC）对美国所有数字设备的电磁辐射实施法律限制。

随着系统变得更快，更小，更强大，随着新兴技术的出现，这些法规不断发展。

更倾向于干扰其他电气系统的运行。

为了更好地了解噪声是如何产生的，航空电子设备和航空航天工程师已经研究了与EMI 相关的问题，并确定了可以设计新系统以最大限度地降低传输噪声的方法，同时还能够承受来自外部源的一定量噪声。

最初，大多数公司选择了快速，笨重的屏蔽外壳设计，这些设计仅仅是最低效的法拉第笼。

来自寻求更好的长期解决方案以消除其敏感电子设备中EMI敏感性的公司的更精明的研究人员倾向于采用更专业，更专注的方法，结合更好的电子设计和布局，同时在需要时加入额外的屏蔽和滤波元件。

环测威官网：/创建多个认证级别有助于确保电气系统在辐射和传导发射和易感性方面的兼容性。

这些标准的引入使专业人员能够轻松识别可以集成到自己的组件中的电气系统，而无需担心EMI问题。

今天，由于这些更严格的法规不断融入不断扩大的电子领域，所有类型的设备，尤其是高度敏感的侦察，医疗和航空电子设备，都比“嘈杂”EMI造成灾难性故障的风险更安全。

关于EMI的简单介绍,如何降低EMI
 随着技术的发展，数字信号的时钟频率越来越高，电路系统对于信号的建立、保持时间、时钟抖动等要素提出越来越高的要求。

EMI，即电磁干扰，是指电路系统通过传导或者辐射的方式，对于周边电路系统产生的影响。

EMI会引起电路性能的降低，严重的话，可能导致整个系统失效。

在实际操作中，相关机构颁布电磁兼容的规范，确保上市的电子产品满足规范要求。

 
 时钟信号常常是电路系统中频率最高和边沿最陡的信号，多数EMI问题的产生和时钟信号有关。

 降低EMI的方法有许多种，包括屏蔽、滤波、隔离、铁氧体磁环、信号边沿控制以及在PCB中增加电源和GND层等等。

在应用中可以灵活使用以上方法，其中屏蔽是相对简单的机械学方法，成本较高，不适用于手持和便携式设备；滤波和信号边沿控制对于低频信号有效，不适合当前广泛应用的高速信号。

另外，使用EMI/RFI滤波器这些被动元器件，会增加成本；通过LAYOUT技巧降低EMI显然比较费时，而且因设计的不同，手段也不尽相同。

 展频时钟（Spread Spectrum Clocking）是另一种有效降低EMI的方法，。

EMI翻译成中文就是电磁干扰。

其实所有的电器设备，都会有电磁干扰。

只不过严重程度各有不同。

电磁干扰会影响各种电器设备的正常工作，会干扰通信数据的正常传递，虽然对人体的伤害尚无定论，但是普遍认为对人体不利。

所以很多国家和地区对电器的电磁干扰程度有严格的规定。

当然电源也不例外的，所以我们有理由好好了解EMI以及其抑制方法。

下面结合一些专家的文献来描述EMI.首先EMI 有三个基本面就是噪音源：发射干扰的源头。

如同传染病的传染源耦合途径：传播干扰的载体。

如同传染病传播的载体，食物，水，空气.......接收器：被干扰的对象。

被传染的人。

缺少一样，电磁干扰就不成立了。

所以，降低电磁干扰的危害，也有三种办法：1. 从源头抑制干扰。

2.切断传播途径3.增强抵抗力，这个就是所谓的EMC（电磁兼容）先解释几个名词：传导干扰：也就是噪音通过导线传递的方式。

辐射干扰：也就是噪音通过空间辐射的方式传递。

差模干扰：由于电路中的自身电势差，电流所产成的干扰，比如火线和零线，正极和负极。

共模干扰：由于电路和大地之间的电势差，电流所产生的干扰。

通常我们去实验室测试的项目：传导发射：测试你的电源通过传导发射出去的干扰是否合格。

辐射发射：测试你的电源通过辐射发射出去的干扰是否合格。

传导抗扰：在具有传导干扰的环境中，你的电源能否正常工作。

辐射抗扰：在具有辐射干扰的环境中，你的电源能否正常工作。

首先来看，噪音的源头：任何周期性的电压和电流都能通过傅立叶分解的方法，分解为各种频率的正弦波。

所以在测试干扰的时候，需要测试各种频率下的噪音强度。

那么在开关电源中，这些噪音的来源是什么呢？开关电源中，由于开关器件在周期性的开合，所以，电路中的电流和电压也是周期性的在变化。

那么那些变化的电流和电压，就是噪音的真正源头。

那么有人可能会问，我的开关频率是100KHz的，但是为什么测试出来的噪音，从几百K到几百M都有呢？我们把同等有效值，同等频率的各种波形做快速傅立叶分析：蓝色：正弦波绿色：三角波红色：方波可以看到，正弦波只有基波分量，但是三角波和方波含有高次谐波，谐波最大的是方波。