EMC概述：什么是電磁兼容性（EMC）？

從第13篇開始，將是大家期待已久的內(nèi)容！我們將開始電磁兼容性（EMC）中級篇！從本文開始，我想圍繞“電磁兼容性（EMC）”做一個深入探討。希望本系列的內(nèi)容對您有所幫助！

本文的重點是：什么是電磁兼容性（EMC）？當(dāng)然這也是為了溫習(xí)一下相應(yīng)的內(nèi)容。在初級篇的第１篇中，有過以下介紹：

“電磁兼容性（EMC）”主要分為兩種，一種是設(shè)備本身的電磁噪聲對其他設(shè)備或人體帶來的影響（電磁干擾，EMI：Electromagnetic Interference, Emission），另一種是設(shè)備是否會因來自外部的電磁干擾而發(fā)生誤動作（電磁敏感性EMS：Electromagnetic Susceptibility, Immunity），之所稱為“電磁兼容性”，是由于為了避免發(fā)生故障，這兩方面都要兼顧。

以文字的形式寫成“定義”是這樣的，理解起來有點難是吧。下面我將淺顯易懂地、直觀地解釋一下。我將以大家熟悉的半導(dǎo)體集成電路（LSI、IC）為主角進(jìn)行解說。

首先是電磁干擾（EMI或電磁發(fā)射）。如今，已經(jīng)開發(fā)出并且在售的LSI和IC種類繁多。為了便于說明，大致分類如下：

• ①老式三端電源（7805和7905等）和低飽和電源（LDO）等直流電源相關(guān)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品要處理的信號是直流（DC）的。
• ②差分運算放大器（運算放大器）、電壓比較器（比較器）、語音信號處理等相關(guān)的產(chǎn)品。要處理的信號是基于正弦波的模擬信號和線性信號。
• ③微控制器、存儲器、邏輯等相關(guān)的產(chǎn)品。要處理的信號是數(shù)字信號。
• ④最近常用的開關(guān)電源和電荷泵電源等電源相關(guān)的產(chǎn)品；LED驅(qū)動器、LCD驅(qū)動器等顯示相關(guān)的產(chǎn)品；PWM電機(jī)驅(qū)動器等驅(qū)動相關(guān)的產(chǎn)品。這些LSI和IC是涉及到開關(guān)技術(shù)的產(chǎn)品。

其中①和②不產(chǎn)生電磁干擾（EMI），③和④產(chǎn)生電磁干擾（EMI）?？梢院唵蔚睦斫鉃槟MLSI和線性LSI不會產(chǎn)生電磁噪聲，而數(shù)字LSI和開關(guān)LSI會產(chǎn)生電磁噪聲，這樣說可能更直觀更易懂。

由于直流電壓本身沒有基波和諧波分量，正弦波中的高次諧波分量（基波的N倍頻分量）很少，因此不易產(chǎn)生電磁噪聲。而數(shù)字LSI和開關(guān)LSI是處理矩形波（脈沖波）的產(chǎn)品，因此會產(chǎn)生比如在1GHz（千兆赫茲）左右的高次諧波分量（主要是奇次諧波）。這就是“電磁干擾 (EMI)”的本來面目。換句話說，數(shù)字LSI和開關(guān)LSI所進(jìn)行的電路工作會產(chǎn)生電磁干擾（EMI）。當(dāng)然，其優(yōu)點是通過數(shù)字工作可實現(xiàn)高速、大規(guī)模的運算處理，通過低功耗工作可延長電池驅(qū)動時間。這些產(chǎn)品之所以能夠在世界范圍內(nèi)被廣泛使用，因為它們的優(yōu)點大于缺點。

其次，電磁敏感性（EMS或電磁抗擾度）是半導(dǎo)體集成電路（LSI、IC）對電磁噪聲的抵抗能力，要求其足夠強(qiáng)以防止誤動作?？梢詮膬蓚€角度來看電磁敏感性（EMS）。

首先是從電壓軸的角度來思考。制造工藝越來越微細(xì)，電源電壓越來越低，這也就越來越容易導(dǎo)致誤動作。很久以前，5V邏輯IC是主流產(chǎn)品，但現(xiàn)在電源電壓為0.9V的產(chǎn)品并不少見。例如，在邏輯IC中，內(nèi)部閾值電壓（IC內(nèi)部區(qū)分H電平和L電平的電壓）已從2V降低到0.4V。5V邏輯IC受1V外部電磁噪聲的影響是不會產(chǎn)生誤動作的，而0.9V邏輯IC則很容易產(chǎn)生誤動作。盡管如此，仍然使用0.9V邏輯IC是因為其具有低功耗設(shè)計所需的優(yōu)點。

然后是從頻率軸的角度來思考。半導(dǎo)體集成電路（LSI、IC）不能以其單體的形式單獨工作，需要安裝在印刷電路板（PCB）上組成電路后執(zhí)行工作。在印刷電路板（PCB）上，包括LSI內(nèi)部在內(nèi)，存在很多與布線相關(guān)的寄生分量。簡單的有寄生電阻R（布線電阻）、寄生電容C（雜散電容）、寄生電感L（直流電感）等。經(jīng)常聽到的比較有代表性的有ESR（Equivalent Series Resistance：等效串聯(lián)電阻）和ESL（Equivalent Series Inductance：效串聯(lián)電感）。而寄生分量中最麻煩的是電容分量和電感分量。這是因為存在于LSI內(nèi)部和整個印刷電路板（PCB）的寄生電容C和寄生電感L會引發(fā)諧振現(xiàn)象。LC串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振可以發(fā)生在從低頻到高頻的各種頻率上。在這些諧振頻率上，阻抗會變?yōu)榱慊驘o窮大，從而形成容易發(fā)生誤動作的頻率。這也是需要很強(qiáng)的電磁敏感性（電磁抗擾度）的原因之一。之所以說是“之一”，是因為還有很多其他原因，比如容易誤動作的電路結(jié)構(gòu)和電路板底片等。一般說來，相比電磁干擾（EMI）對策，針對電磁敏感性（EMS）的對策更難，原因是電磁敏感性（EMS）涉及到諸多因素，而要判明其中的哪一個因素是起主要作用的，就需要時間和技巧了。

接下來我想談?wù)勲姶旁肼暤膫鞑ヂ窂?，但是放在這一篇文章里會顯得內(nèi)容過多，所以我會在下一篇中進(jìn)行講解。

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