電磁兼容（EMC）基礎(chǔ)概念

EMC（Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容）是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中，不會(huì)因?yàn)橹苓叺碾姶怒h(huán)境而導(dǎo)致性能降低、功能喪失或損壞，也不會(huì)在周邊環(huán)境中產(chǎn)生過(guò)量的電磁能量，以致影響周邊設(shè)備的正常工作。

EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾）：自身產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值。

EMS（Electro Magnetic Susceptibility，電磁抗擾度）：自身承受的電磁干擾在一定的范圍內(nèi)。

電磁環(huán)境：同種類的產(chǎn)品，不同的環(huán)境就有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。

需要說(shuō)明的是，以上都基于一個(gè)前提：一定環(huán)境里，設(shè)備或系統(tǒng)都在正常運(yùn)行下。

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電磁干擾的產(chǎn)生原因：電壓/電流的變化中不必要的部分。

電磁干擾的耦合途徑有兩種：導(dǎo)線傳導(dǎo)和空間輻射。

導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾原因是電流總是走“最小阻抗”路徑。以屏蔽線為例，低頻（f<1kHz）時(shí)，導(dǎo)線的電阻起到主要作用，大部分電流從導(dǎo)線的銅線中流過(guò)；高頻（f>10kHz）時(shí)，環(huán)路屏蔽層的感抗小于導(dǎo)線的阻抗，因此信號(hào)電流從屏蔽層上流過(guò)。

干擾電流在導(dǎo)線上傳輸有兩種方式： 共模和差模 。

一般有用的信號(hào)為差模信號(hào)，因此共模電流只有轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅ｋ娏鞑拍軐?duì)有用信號(hào)產(chǎn)生干擾。阻抗平衡防止共模電流向差模轉(zhuǎn)變，可以通過(guò)多點(diǎn)接地用來(lái)降低地線公共阻抗，減小共地線阻抗干擾。

空間輻射干擾分 近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng) 。

近場(chǎng)又稱為感應(yīng)場(chǎng)，與場(chǎng)源的性質(zhì)密切相關(guān)。

當(dāng)場(chǎng)源為高電壓小電流時(shí)，主要表現(xiàn)為電場(chǎng)；

當(dāng)場(chǎng)源為低電壓大電流時(shí)，主要表現(xiàn)為磁場(chǎng)。

無(wú)論是電場(chǎng)還是磁場(chǎng)，當(dāng)距離大于λ/2π時(shí)都變成了遠(yuǎn)場(chǎng)。

遠(yuǎn)場(chǎng)又稱為輻射場(chǎng)。遠(yuǎn)場(chǎng)屬于平面波，容易分析和測(cè)量，而近場(chǎng)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互轉(zhuǎn)換問(wèn)題，比較復(fù)雜。

這里面有問(wèn)題的是如果導(dǎo)線變成天線，有時(shí)候就分不清是傳導(dǎo)干擾還是輻射干擾？

低頻帶下特別是30 MHz以下的主要是傳導(dǎo)干擾?；蛘呖梢怨浪惝?dāng)設(shè)備和導(dǎo)線的長(zhǎng)度比波長(zhǎng)短時(shí)，主要問(wèn)題是傳導(dǎo)干擾，當(dāng)它們的尺寸比波長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，主要問(wèn)題是輻射干擾。

干擾信號(hào)以平面電磁波形式向外輻射電磁場(chǎng)能量，再以泄漏和耦合形式，通過(guò)絕緣支撐物等（包括空氣）為媒介，經(jīng)公共阻抗的耦合進(jìn)入被干擾的線路、設(shè)備或系統(tǒng)。

舉例：900MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在50 mm

電磁波輻射有兩個(gè)必要條件：變化的電壓/電流和輻射天線。兩者缺一，都不會(huì)產(chǎn)生大量的輻射干擾。

有些資料會(huì)給出瞬態(tài)干擾的概念，顧名思義：時(shí)間很短但幅度較大的電磁干擾。瞬態(tài)干擾一般指各類電快速脈沖瞬變（EFT）、各類浪涌（SURGE）、靜電放電（ESD）等三種。

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重點(diǎn)：消除其中任何一個(gè)因素就可以滿足電磁兼容設(shè)計(jì)的要求。

切斷耦合途徑是最有效的電磁兼容處理措施。

了解下傳播路徑：

電磁干擾可以通過(guò)電源線、信號(hào)線、地線、大地等途徑傳播的傳導(dǎo)干擾，也有通過(guò)空間直接傳播的空間輻射干擾。這些干擾或者噪聲并不是獨(dú)立存在的，在傳播過(guò)程中又會(huì)出現(xiàn)新的復(fù)雜噪聲，這種問(wèn)題疊加問(wèn)題才是解決問(wèn)題的難點(diǎn)。

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近場(chǎng)區(qū)，波阻抗與輻射源的位置、阻抗、頻率及輻射源周圍的介質(zhì)有關(guān)；遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，波阻抗等于電磁波傳播介質(zhì)的特性阻抗；在真空中，波阻抗為377Ω。

由377Ω想到自由空間的特性阻抗：

有個(gè)基礎(chǔ)概念需要講一講：dB&dBm區(qū)別。dB之前的常提常見(jiàn)。dBm是功率相對(duì)于1 mW的值。

至于區(qū)別，上公式比較直接：

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環(huán)路

電流在傳遞路徑與返回路徑中形成的環(huán)路是PCB輻射發(fā)射的一個(gè)原因。

電子產(chǎn)品中任何信號(hào)的傳遞都存在環(huán)路，如果信號(hào)是交變的，那么信號(hào)所在的環(huán)路都會(huì)產(chǎn)生輻射，當(dāng)產(chǎn)品中信號(hào)的電流大小、頻率確定后，信號(hào)環(huán)路產(chǎn)生的輻射強(qiáng)度與環(huán)路面積有關(guān)，管控信號(hào)環(huán)路的面積可以控制EMC問(wèn)題。

單點(diǎn)&多點(diǎn)接地

電子設(shè)備是否選擇單點(diǎn)接地，主要取決于系統(tǒng)的工作信號(hào)頻率和接地線的長(zhǎng)度，即其表征量 L/λ 。L/λ<=0.1時(shí)，選擇單點(diǎn)接地，單點(diǎn)接地的應(yīng)用范圍一般在300kHz以下，在有些場(chǎng)合也可用在1MHz以下。

當(dāng)?shù)鼐€長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，地線阻抗變得很高，產(chǎn)生天線效應(yīng)，即地線像天線一樣向外輻射噪聲信號(hào)。若用一點(diǎn)接地，地線長(zhǎng)度不得超過(guò)波長(zhǎng)的 1/20 ，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地。

散熱&屏蔽

屏蔽和散熱是互相矛盾的，散熱孔一般是一組孔洞，利用風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流，這些孔洞將會(huì)引起電磁泄漏，使屏蔽效果下降，孔洞越大，屏蔽效果越差。通常系統(tǒng)的外殼都配置了散熱孔，這種散熱孔會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的屏蔽性能。

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電磁兼容測(cè)試分為兩大類：

一類是電磁干擾度（EMI）測(cè)試，測(cè)試電子產(chǎn)品系統(tǒng)對(duì)其他設(shè)備、對(duì)電磁空間的干擾發(fā)射情況。

一類是電磁抗擾度（EMS）測(cè)試，測(cè)試電子設(shè)備抵御空間電磁干擾的能力。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中EMI測(cè)試項(xiàng)目為2項(xiàng)，軍用標(biāo)準(zhǔn)中EMI測(cè)試項(xiàng)目為7項(xiàng)，EMS測(cè)試項(xiàng)目為10項(xiàng)，軍用保證EMS測(cè)試項(xiàng)目為12項(xiàng)。

列出不同數(shù)量測(cè)試項(xiàng)目，說(shuō)明針對(duì)不同行業(yè)，有著不同要求，這個(gè)也好理解。問(wèn)題是EMC測(cè)試有不同標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)行業(yè)再依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化，確定自己滿足的等級(jí)和要求。

EMI測(cè)試項(xiàng)目：

①傳導(dǎo)騷擾（CE）測(cè)試（電源線、信號(hào)、控制線）

②輻射騷擾（RE）測(cè)試

③諧波（Harmonic）測(cè)量

④電壓波動(dòng)和閃爍（Fluctuation and Flicker）測(cè)量

EMS測(cè)試項(xiàng)目：

①靜電放電抗擾度（ESD）

② 電快速瞬變脈沖群抗擾度（EFT）

③ 浪涌（SURGE）

④ 輻射抗擾度（RS）

⑤ 傳導(dǎo)抗擾度（CS）

⑥ 電壓跌落與中斷（DIP）

EMI測(cè)試場(chǎng)地有半電波暗室、全電波暗室、開(kāi)闊場(chǎng)三種。

產(chǎn)品相關(guān)EMC測(cè)試是必須的，產(chǎn)品EMC測(cè)試出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，整改方向：

1.靜電抗擾度測(cè)試—>屏蔽

2.電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)電源隔離，使用屏蔽雙絞線&安裝磁環(huán)。

3.浪涌（沖擊）抗擾度測(cè)試安裝浪涌抑制器

4.射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度測(cè)試屏蔽、接地、濾波

5.射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度測(cè)試導(dǎo)電泡棉將線纜壓緊，保持最小的縫隙。

6.傳導(dǎo)發(fā)射電源隔離、濾波、接地、減小回路面積。

7.輻射發(fā)射出現(xiàn)超標(biāo)屏蔽接地，檢查連接，安裝磁環(huán)，檢查模擬設(shè)備。

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產(chǎn)品電磁兼容性設(shè)計(jì)，必須通過(guò)整體設(shè)計(jì)，從電路設(shè)計(jì)到元器件選型，從PCB制版到樣機(jī)調(diào)試，從電子設(shè)備的測(cè)試到發(fā)布，每一步都要考慮有可能引起的電磁兼容問(wèn)題，從產(chǎn)品最初規(guī)劃到最后認(rèn)證結(jié)束，每一步都要融入電磁兼容設(shè)計(jì)思想，才能真正管控好電磁兼容問(wèn)題。