開(kāi)關(guān)電源及數(shù)字設(shè)備的三個(gè)要素

EMC（Electromagnetic CompaTIbility）即電磁兼容，它是研究電磁干擾的一門(mén)技術(shù)，電磁干擾是我們周邊電磁能量使電子設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不應(yīng)有的響應(yīng)。

EMC的技術(shù)目的在于使電氣裝置或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境條件下，既不受電磁環(huán)境的影響，也不會(huì)給環(huán)境以干擾。

EMC是業(yè)界的一個(gè)難點(diǎn)；文章介紹了EMC三個(gè)規(guī)律、EMC問(wèn)題三要素、電磁騷擾的特性、以及五層次EMC設(shè)計(jì)法；給企業(yè)提供了對(duì)待EMC的建議；我們認(rèn)為EMC改進(jìn)要如診治疾病一樣對(duì)癥施治；我們倡導(dǎo)堅(jiān)持EMC規(guī)律，趁早考慮和解決EMC問(wèn)題-進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)。

下面我們認(rèn)識(shí)以下EMC領(lǐng)域的三個(gè)要素和三個(gè)重要規(guī)律：

一、EMC問(wèn)題三要素

開(kāi)關(guān)電源及數(shù)字設(shè)備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波，因此會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的輻射。

電磁干擾包括輻射型（高頻） EMI、傳導(dǎo)型（低頻）EMI，即產(chǎn)生EMC問(wèn)題主要通過(guò)兩個(gè)途徑：一個(gè)是空間電磁波干擾的形式；另一個(gè)是通過(guò)傳導(dǎo)的形式，換句話說(shuō)，產(chǎn)生EMC問(wèn)題的三個(gè)要素是：電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。

輻射干擾主要通過(guò)殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環(huán)境；傳導(dǎo)干擾是通過(guò)電源線騷擾公共電網(wǎng)或通過(guò)其他端子（如：射頻端子，輸入端子）影響相連接的設(shè)備。

如何提前知道EMC問(wèn)題來(lái)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)：

傳導(dǎo)、輻射

騷擾源-（途徑）-敏感受體

近場(chǎng)耦合

IT、AV設(shè)備可能的騷擾源

A） FM接收機(jī)、TV接收機(jī)本機(jī)振蕩，基波及諧波由高頻頭、本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生；

B） 開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)脈沖及高次諧波，同步信號(hào)方波及高頻諧波，行掃描顯像電路產(chǎn)生的行、場(chǎng)信號(hào)及高頻諧波；

C） 數(shù)字電路工作需要的各種時(shí)鐘信號(hào)及高頻諧波、以及它們的組合，各種時(shí)鐘如CPU芯片工作時(shí)鐘、MPEG解碼器工作時(shí)鐘、視頻同步時(shí)鐘（27MHz，16.9344MHz ，40.5MHz）等；

D） 數(shù)字信號(hào)方波及高頻諧波，晶振產(chǎn)生的高次諧波，非線性電路現(xiàn)象（非線性失真、互調(diào)、飽和失真、截止失真）等引起的無(wú)用信號(hào)、雜散信號(hào)；

E） 非正弦波波形，波形毛剌、過(guò)沖、振鈴，電路設(shè)計(jì)存在的寄生頻率點(diǎn)；

F） 對(duì)于敏感受體通過(guò)耦合途徑接受的外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場(chǎng)。

電磁騷擾的特性：

① 單位脈沖的頻譜最寬；

② 頻譜中低頻含量取決于脈沖的面積，高頻分量取決于脈沖前后沿的陡度；

③ 晶體振蕩電平必須滿足一定幅度， 數(shù)字電路才能按一定的時(shí)序工作，使晶振產(chǎn)生的騷擾呈現(xiàn)覆蓋帶寬、騷擾電平高的特點(diǎn)；

④ 收發(fā)天線極化、方向特性相同時(shí)，EMI輻射和接受最嚴(yán)重；收發(fā)天線面積越大， EMI危害逾大；

⑤ 騷擾途徑：輻射，傳導(dǎo)，耦合和輻射、傳導(dǎo)、耦合的組合。

⑥ 電源線傳導(dǎo)騷擾主要由共模電流產(chǎn)生；

⑦ 輻射騷擾主要由差模電流形成的環(huán)路產(chǎn)生。

二、EMC三個(gè)重要規(guī)律

規(guī)律一、EMC費(fèi)效比關(guān)系規(guī)律：EMC問(wèn)題越早考慮、越早解決，費(fèi)用越小、效果越好。

在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，比等到產(chǎn)品EMC測(cè)試不合格才進(jìn)行改進(jìn)，費(fèi)用可以大大節(jié)省，效率可以大大提高；反之，效率就會(huì)大大降低，費(fèi)用就會(huì)大大增加。

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在功能設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，到樣板、樣機(jī)完成則通過(guò)EMC測(cè)試，是最省時(shí)間和最有經(jīng)濟(jì)效益的。

相反，產(chǎn)品研發(fā)階段不考慮EMC，投產(chǎn)以后發(fā)現(xiàn)EMC不合格才進(jìn)行改進(jìn)，非但技術(shù)上帶來(lái)很大難度、而且返工必然帶來(lái)費(fèi)用和時(shí)間的大大浪費(fèi)，甚至由于涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)的缺陷，無(wú)法實(shí)施改進(jìn)措施，導(dǎo)致產(chǎn)品不能上市。

規(guī)律二、高頻電流環(huán)路面積S越大， EMI輻射越嚴(yán)重。

高頻信號(hào)電流流經(jīng)電感最小路徑。當(dāng)頻率較高時(shí)， 一般走線電抗大于電阻，連線對(duì)高頻信號(hào)就是電感，串聯(lián)電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測(cè)設(shè)備上的高頻電流環(huán)路產(chǎn)生的，最?lèi)毫拥那闆r就是開(kāi)路之天線形式。

對(duì)應(yīng)處理方法就是減少、減短連線，減小高頻電流回路面積，盡量消除任何非正常工作需要的天線，如不連續(xù)的布線或有天線效應(yīng)之元器件過(guò)長(zhǎng)的插腳。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務(wù)之一，就是想方設(shè)法減小高頻電流環(huán)路面積S。

規(guī)律三、環(huán)路電流頻率f越高，引起的EMI輻射越嚴(yán)重，電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)隨電流頻率f的平方成正比增大。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二，就是想方設(shè)法減小騷擾源高頻電流頻率f，即減小騷擾電磁波的頻率f。

三、結(jié)束語(yǔ)

EMC問(wèn)題三要素和了解EMC三個(gè)規(guī)律，會(huì)使得EMC問(wèn)題變的有規(guī)可循，堅(jiān)持EMC的規(guī)律使得解決EMC問(wèn)題省時(shí)省力，事半功倍。
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