EMC基礎知識介紹：電磁兼容三要素

各位EMC同仁，小編長期混跡于SI/PI領域，初入EMC，請多多指教！本系列順著小編的EMC成長軌跡，給大家推薦幾篇入門級文章，涵蓋EMC基礎知識、測試、設計等，均是業(yè)內廣為流傳的嘔心之作，請各位品鑒！本期主題為EMC基礎知識介紹。

一.電磁兼容概念

IEC 60050（161）同等于GB/T4365-1995《電磁兼容術語》對電磁兼容EMC所下的定義為“設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。”電磁兼容是研究在有限的空間、有限的時間、有限的頻譜資源條件下，各種用電設備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)；廣義的還包括生物體）可以共存并不致引起降級的一門科學。電磁兼容包含以下兩部分。

1. 電磁干擾EMI (ElcetroMagnetic Interference) 電子產品在電磁環(huán)境中干擾其它產品產品的特性。(1)傳導發(fā)射Conducted Emission

指通過一個或多個導體（如：電源線、信號線、控制線或其他金屬體）傳播電磁噪聲能量的過程。從廣義上說， 傳導發(fā)射還包括不同設備、不同電路使用公共地線或公共電源線所產生的公共阻抗耦合。

(2)輻射發(fā)射Radiated Emission

指以電磁波的形式通過空間傳播電磁噪聲能量的過程。輻射發(fā)射有時也將感應現(xiàn)象包括在內。具體包括靜電耦合、磁場耦合以及電磁耦合。

2.電磁敏感度EMS (ElcetroMagnetic Susceptibility) 電子產品在電磁環(huán)境中遭受其它產品干擾的特性。

(1)傳導敏感度Conducted Susceptibility

對造成設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)性能劣化或不希望有的響應所需的傳導干擾電平的度量。

(2)輻射敏感度Radiated Susceptibility

對造成設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)性能劣化或不希望有的響應所需的輻射干擾電平的度量。

二.電磁兼容三要素

1.電磁騷擾源

任何形式的自然或電能裝置所發(fā)射的電磁能量，能使共享同一環(huán)境的人或其它生物受到傷害，或使其它設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生電磁危害，導致性能降低或失效，即稱為電磁騷擾源。

（1）電磁騷擾源的特性

1） 規(guī)定帶寬條件下的發(fā)射電平

2）頻譜寬度

按照電磁騷擾能量的頻率分布特性,可以確定其頻譜寬度。連續(xù)波騷擾中,交流聲騷擾的頻譜寬度最窄, 而脈沖騷擾中,單位脈沖函數(shù)的頻譜寬度最寬。

3）波形 電磁騷擾有各種不同的波形。波形是決定電磁騷擾頻寬度的一個重要因素。

4）出現(xiàn)率

電磁騷擾場強或功率隨時間的分布與電磁騷擾的出現(xiàn)率有關. 按電磁騷擾的出現(xiàn)率可分為周期性騷擾、非周期性騷擾和隨機騷擾三種類型。

5）輻射騷擾的極化特性

極化特性指在空間給定點上,騷擾場強矢量的方向隨時間變化的特性,取決于天線的極化特性。當騷擾源天線和敏感設備天線 極化特性相同時,輻射騷擾在敏感設備輸入端產生的感應電壓最強。

6） 輻射騷擾的方向特性 騷擾源朝空間各個方向輻射電磁騷擾,或敏感設備接收來自各個方向的電磁騷擾的能力是不同的,描述這種輻射能力或接收能力的參數(shù)稱為方向特性。

7）天線有效面積 這是表征敏感設備接收騷擾場強能力的參數(shù), 顯然,天線有效面積越大,敏感設備接收電磁騷擾的能力也越強。

（2）電磁騷擾源的分類

1）按電磁騷擾源分類，可分為自然騷擾源、人為騷擾源和瞬態(tài)騷擾源三類。

a.自然騷擾源以其不可控制為特點,自然騷擾源根據(jù)其不同的起因和物理性質可分為電子噪聲、天電噪聲、地球外噪聲以及沉積靜電等其它自然噪聲共四類。

b.人為騷擾源以其可知并且可控為特點,人為騷擾可分為無線電騷擾和非無線電騷擾兩大類。

c.工業(yè)、科學和醫(yī)用設備(ISM),車輛、機動船和火花點火發(fā)動機裝置, 家用電器、便攜式電動工具和類似電器、熒光燈和照明裝置,以及信息技術設備是主要的瞬態(tài)騷擾源。

2）按電磁騷擾源的性質分類，分為脈沖騷擾源和平滑騷擾源兩類。

3）按電磁騷擾源作用時間分類, 可分為連續(xù)騷擾源、間歇騷擾源和瞬變騷擾源。

a.連續(xù)騷擾源是長期起作用的電磁騷擾源; b.間歇騷擾源是短期起作用的電磁騷擾源; c. 瞬變騷擾源為作用時間很短,而且為非周期性的電磁騷擾源。

4）按電磁騷擾源功能性和非功能性，分為功能性騷擾源和非功能性騷擾源。

a.功能性騷擾源是指某系統(tǒng)正常工作的同時,又直接構成對其它系統(tǒng)的騷擾,如無線電臺、工業(yè)、科學、醫(yī)療設備等產生的騷擾. b.非功能性騷擾源指某系統(tǒng)正常工作時的“副產品”,如大功率開關、繼電器等產生的騷擾。

5）按電磁騷擾源傳播的途徑，分為輻射騷擾源和傳導騷擾源，或兩者的組合。

2.耦合途徑

即傳輸電磁騷擾的通路或媒介。

（1）傳導耦合

導線經過有干擾的環(huán)境，即拾取干擾信號并經導線傳導到電路而造成對電路的干擾，稱為傳導耦合，或者叫直接耦合。

在音頻和低頻的時候，由于電源線、接地導體、電纜的屏蔽層呈現(xiàn)低阻抗，故電流注入這些導體時容易傳播，當噪聲傳導到其他敏感電路的時候，就能產生干擾作用。在高頻的時候，導體的電感和電容將不容忽視，感抗隨著頻率的增加而增加，容抗隨著頻率的增加而減小。

解決方法是防止導線的感應噪聲，即采用適當?shù)钠帘魏蛯Ь€分離，或者在騷擾進入明暗電路之前，用濾波的方法將其從導線中除去。

（2）共阻抗耦合

當兩個電路的電流經過一個公共阻抗時，一個電路的電流在該公共阻抗上形成的電壓就會影響到另一個電路。

（3）感應耦合

a.電感應耦合

干擾電路的端口電壓會導致干擾回路中的電荷分布，這些電荷產生的電場，得以部分會被敏感電路拾取，當電場隨時間變化，敏感回路中的時變感應電荷就會在回路中形成感應電流，這種叫做電感應容性耦合。解決方法是減小敏感電路的電阻值，改變導線本身的方向性屏蔽或者分隔來實現(xiàn)。

b.磁感應耦合

干擾回路中的電流產生的磁通密度的一部分會被其他回路拾取，當磁通密度隨時間變化是就會在敏感回路中出現(xiàn)感應電壓，這種回路之間的耦合叫做磁感應耦合。主要形式為線圈和變壓器耦合、平行雙線間的耦合等。鐵心損耗常常使得變壓器的作用類似于抑制高頻干擾的低通濾波器。平行線間的耦合是磁感應耦合的主要形式。要想減少干擾，必須盡量減少兩導線之間的互感。

（3）輻射耦合

輻射源向自由空間傳播電磁波，感應電路的兩根導線就像天線一樣，接受電磁波，形成干擾耦合。干擾源距離敏感電路比較近的時候，如果輻射源有低電壓大電流，則磁場起主要作用；如果干擾源有高電壓小電流，則電場起主要作用。 對于輻射形成的干擾，主要采用屏蔽技術來抑制干擾。

3.敏感設備（Victim)

指當受到電磁騷擾源所發(fā)射的電磁量的作用時，會受到傷害的人或其它生物，以及會發(fā)生電磁危害，導致性能降低或失效的器件、設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。許多器件、設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)可以既是電磁騷擾源又是敏感設備。

為了實現(xiàn)電磁兼容，必須從上面三個基本要素出發(fā)，運用技術和組織兩方面措施。所謂技術措施，就是從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設備著手，采取有效的技術手段，抑制騷擾源、消除或減弱騷擾的耦合、降低敏感設備對騷擾的響應或增加電磁敏感性電平；所謂組織措施，就是制定和遵循一套完整的標準和規(guī)范，進行合理的頻譜分配，控制與管理頻譜的使用，依據(jù)頻率、工作時間、天線方向性等規(guī)定工作方式，分析電磁環(huán)境并選擇布置地域，進行電磁兼容性管理等。