本文思維導圖:
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EMC(Electro Magnetic Compatibility,電磁兼容)是指電子、電氣設備或系統(tǒng)在預期的電磁環(huán)境中,不會因為周邊的電磁環(huán)境而導致性能降低、功能喪失或損壞,也不會在周邊環(huán)境中產生過量的電磁能量,以致影響周邊設備的正常工作。
EMI(Electro Magnetic Interference,電磁干擾):自身產生的電磁干擾不能超過一定的限值。
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。
電磁環(huán)境:同種類的產品,不同的環(huán)境就有著不同的標準。
需要說明的是,以上都基于一個前提:一定環(huán)境里,設備或系統(tǒng)都在正常運行下。
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電磁干擾的產生原因: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:導線傳導和空間輻射。 導線傳導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,導線的電阻起到主要作用,大部分電流從導線的銅線中流過;高頻(f>10kHz)時,環(huán)路屏蔽層的感抗小于導線的阻抗,因此信號電流從屏蔽層上流過。 干擾電流在導線上傳輸有兩種方式:共模和差模。 一般有用的信號為差模信號,因此共模電流只有轉變?yōu)椴钅k娏鞑拍軐τ杏眯盘柈a生干擾。阻抗平衡防止共模電流向差模轉變,可以通過多點接地用來降低地線公共阻抗,減小共地線阻抗干擾。 空間輻射干擾分近場和遠場。 近場又稱為感應場,與場源的性質密切相關。 當場源為高電壓小電流時,主要表現(xiàn)為電場; 當場源為低電壓大電流時,主要表現(xiàn)為磁場。 無論是電場還是磁場,當距離大于λ/2π時都變成了遠場。 遠場又稱為輻射場。遠場屬于平面波,容易分析和測量,而近場存在電場和磁場的相互轉換問題,比較復雜。 這里面有問題的是如果導線變成天線,有時候就分不清是傳導干擾還是輻射干擾? 低頻帶下特別是30 MHz以下的主要是傳導干擾?;蛘呖梢怨浪惝斣O備和導線的長度比波長短時,主要問題是傳導干擾,當它們的尺寸比波長長時,主要問題是輻射干擾。 干擾信號以平面電磁波形式向外輻射電磁場能量,再以泄漏和耦合形式,通過絕緣支撐物等(包括空氣)為媒介,經公共阻抗的耦合進入被干擾的線路、設備或系統(tǒng)。
舉例:900MHz,平面波的轉折點在50 mm 電磁波輻射有兩個必要條件:變化的電壓/電流和輻射天線。兩者缺一,都不會產生大量的輻射干擾。
有些資料會給出瞬態(tài)干擾的概念,顧名思義:時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。 3
重點:消除其中任何一個因素就可以滿足電磁兼容設計的要求。 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:
電磁干擾可以通過電源線、信號線、地線、大地等途徑傳播的傳導干擾,也有通過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立存在的,在傳播過程中又會出現(xiàn)新的復雜噪聲,這種問題疊加問題才是解決問題的難點。 4
近場區(qū),波阻抗與輻射源的位置、阻抗、頻率及輻射源周圍的介質有關;遠場區(qū),波阻抗等于電磁波傳播介質的特性阻抗;在真空中,波阻抗為377Ω。 由377Ω想到自由空間的特性阻抗:
有個基礎概念需要講一講:dB&dBm區(qū)別。dB之前的常提常見。dBm是功率相對于1 mW的值。 至于區(qū)別,上公式比較直接:
5 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)射的一個原因。 電子產品中任何信號的傳遞都存在環(huán)路,如果信號是交變的,那么信號所在的環(huán)路都會產生輻射,當產品中信號的電流大小、頻率確定后,信號環(huán)路產生的輻射強度與環(huán)路面積有關,管控信號環(huán)路的面積可以控制EMC問題。 單點&多點接地
電子設備是否選擇單點接地,主要取決于系統(tǒng)的工作信號頻率和接地線的長度,即其表征量L/λ。L/λ<=0.1時,選擇單點接地,單點接地的應用范圍一般在300kHz以下,在有些場合也可用在1MHz以下。 ? 當?shù)鼐€長度為1/4波長的奇數(shù)倍時,地線阻抗變得很高,產生天線效應,即地線像天線一樣向外輻射噪聲信號。若用一點接地,地線長度不得超過波長的1/20,否則應采用多點接地。 ? ? 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,利用風扇進行強迫對流,這些孔洞將會引起電磁泄漏,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,這種散熱孔會影響整個系統(tǒng)的屏蔽性能。 6
電磁兼容測試分為兩大類: 一類是電磁干擾度(EMI)測試,測試電子產品系統(tǒng)對其他設備、對電磁空間的干擾發(fā)射情況。 一類是電磁抗擾度(EMS)測試,測試電子設備抵御空間電磁干擾的能力。 國家標準中EMI測試項目為2項,軍用標準中EMI測試項目為7項,EMS測試項目為10項,軍用保證EMS測試項目為12項。 列出不同數(shù)量測試項目,說明針對不同行業(yè),有著不同要求,這個也好理解。問題是EMC測試有不同標準,各個行業(yè)再依據(jù)標準進行細化,確定自己滿足的等級和要求。
EMI測試項目:
①傳導騷擾(CE)測試(電源線、信號、控制線)
②輻射騷擾(RE)測試
③諧波(Harmonic)測量
④電壓波動和閃爍(Fluctuation and Flicker)測量
EMS測試項目:
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 傳導抗擾度(CS)
⑥ 電壓跌落與中斷(DIP)
EMI測試場地有半電波暗室、全電波暗室、開闊場三種。 產品相關EMC測試是必須的,產品EMC測試出現(xiàn)相關問題,整改方向: 1、靜電抗擾度測試—>屏蔽 2、電快速瞬變脈沖群抗擾度測電源隔離,使用屏蔽雙絞線&安裝磁環(huán)。 3、浪涌(沖擊)抗擾度測試安裝浪涌抑制器 4、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度測試屏蔽、接地、濾波 5、射頻電磁場輻射抗擾度測試導電泡棉將線纜壓緊,保持最小的縫隙。 6、傳導發(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)超標屏蔽接地,檢查連接,安裝磁環(huán),檢查模擬設備。
7 產品電磁兼容性設計,必須通過整體設計,從電路設計到元器件選型,從PCB制版到樣機調試,從電子設備的測試到發(fā)布,每一步都要考慮有可能引起的電磁兼容問題,從產品最初規(guī)劃到最后認證結束,每一步都要融入電磁兼容設計思想,才能真正管控好電磁兼容問題。
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原文標題:電磁兼容(EMC)基礎知識總結,寫的太全了!
文章出處:【微信號:gh_454737165c13,微信公眾號:Torex產品資訊】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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