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做电磁兼容测试必知的EMC基础知识

随着科学技术的高速发展,各类电子电气设备种类繁多,电磁环境相对更加复杂,对于产品的抗电磁干扰能力和发射能力在规定的限值范围内提出更严格的要求,绝大数行业产品均要求进行电磁兼容EMC测试,咱们今天就一起来聊聊电磁兼容的基础知识和测试项目。

一、定义   

(1)EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是“电磁兼容性”。意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰,也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。   

(2) EMI(Electro Magnetic Interference)直译为"电磁干扰",是指电子设备(干扰源)通过电磁波对其他电子设备产生干扰的现象。

示例:当我们看电视的时候,旁边有人使用电吹风或电剃须刀之类的家用电器,电视屏幕上会出现的雪花噪点;电饭锅煮不熟米饭;关闭了的空调会自行启动……这些都是常见的电磁干扰现象。更为严重的是,如果电磁干扰信号妨碍了正在监视病情的医疗电子设备或正在飞行的飞机,则会造成不堪设想的后果。从这些例子来看,就好像是电子设备具有无形的“攻击力”,对其他电子设备的正常运行造成了扰乱和破坏。

(3)EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译为“电磁敏感度”,是指由于电子设备受到外界的电磁能量,造成自身性能下降的容易程度。

示例:例如同样受到电吹风或电剃须刀的干扰,有些电视机的屏幕上出现了雪花噪点,有些电视机却安然无恙。这表明在受到电磁干扰“攻击”的情况下,前者的电磁敏感度较高,更易受伤,也就是“防御力”较低;而后者的电磁敏感度较低,不易受伤,即“防御力”较高。   

(4) 传导干扰和辐射干扰:从“攻击”方式上看,电磁干扰(EMI)主要有两种类型:传导干扰和辐射干扰。   

传导干扰是指干扰源通过导电介质(例如电线)把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。最常见的例子是我们电脑中的电源会对家里的用电网络产生影响,在电脑开机的同时家里的电灯可能会变暗,这在使用杂牌劣质电源的电脑上表现得更为明显。而在当今电源的内部结构中,一二级EMI滤波电路是必不可少的,这里的“EMI”针对的就是电磁传导干扰,以防止电源工作时对外界产生太大的影响。   

辐射干扰是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。如下图,通过电源线相互产生的干扰是传导干扰,通过电磁波产生的干扰是辐射干扰。

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。 

干扰信号以平面电磁波形式向外辐射电磁场能量,再以泄漏和耦合形式,通过绝缘支撑物等(包括空气)为媒介,经公共阻抗的耦合进入被干扰的线路、设备或系统。


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