EMC的原理涉及電磁騷擾的耦合機(jī)理
過(guò)去在軍事領(lǐng)域之外,對(duì)于電磁兼容性的研究并不嚴(yán)謹(jǐn),而且大多數(shù)設(shè)備制造商并不關(guān)心電磁兼容性問(wèn)題。但隨著使用更低信號(hào)電壓的現(xiàn)代數(shù)字設(shè)備的時(shí)鐘頻率迅速增高,電磁兼容性問(wèn)題變得越來(lái)越重要。許多國(guó)家意識(shí)到這個(gè)凸現(xiàn)的問(wèn)題,并對(duì)相關(guān)設(shè)備制造商頒布了政令,要求只有滿足基本條件的設(shè)備才能夠銷售。各國(guó)的相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)開(kāi)始制定標(biāo)準(zhǔn)并維護(hù)政府指令,其中較為知名的國(guó)家組織有:美國(guó)的FCC、歐洲的CEN、CENELEC和ETSI及英國(guó)的BSI。還有眾多國(guó)際組織致力于“推進(jìn)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題的國(guó)際合作”,當(dāng)然也包含電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。其中最重要國(guó)際組織是國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrotechnical Commission,IEC),它擁有多個(gè)電磁兼容性問(wèn)題的全職分會(huì)。在IEC中協(xié)調(diào)這些分會(huì)的是ACEC,電磁兼容性問(wèn)題的顧問(wèn)委員會(huì)。
電磁兼容(EMC,Electro Magnetic Compatibility)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時(shí)不對(duì)環(huán)境中其他設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。EMC是電子工程中一個(gè)至關(guān)重要的概念,涉及電磁能量的產(chǎn)生、傳播和接收,以及這些能量可能引起的有害影響。本文將從EMC的定義、原理、測(cè)試及應(yīng)用等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。
EMC是指系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作,同時(shí)不會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾的特性。這一特性包括兩個(gè)主要方面:一是設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)不超過(guò)一定的限值;二是設(shè)備對(duì)環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定的抗擾度(EMS),即電磁敏感性。
EMC的原理涉及電磁騷擾的耦合機(jī)理,主要包括傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾。
傳導(dǎo)騷擾:通過(guò)導(dǎo)體傳播的電磁騷擾。當(dāng)兩個(gè)電路的地電流流過(guò)一個(gè)公共阻抗時(shí),會(huì)發(fā)生公共阻抗耦合,從而產(chǎn)生電磁干擾。解決方法包括對(duì)每個(gè)電路分別供電、加解耦電路或使用隔離技術(shù)等。
輻射騷擾:通過(guò)空間傳播的電磁騷擾。輻射騷擾可分為近場(chǎng)(感應(yīng)場(chǎng))和遠(yuǎn)場(chǎng)(輻射場(chǎng))。近場(chǎng)主要影響近距離的設(shè)備和系統(tǒng),而遠(yuǎn)場(chǎng)則影響更遠(yuǎn)的區(qū)域。解決輻射騷擾的方法包括極化隔離、距離隔離、吸收涂層法等。
電磁兼容(EMC)測(cè)試項(xiàng)目廣泛且多樣,旨在確保設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時(shí)不會(huì)對(duì)周圍其他設(shè)備產(chǎn)生不可接受的電磁干擾。以下是一些主要的電磁兼容測(cè)試項(xiàng)目:
發(fā)射測(cè)試
輻射發(fā)射測(cè)試(Radiated Emissions Testing):
目的:測(cè)量設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生的電磁輻射是否超過(guò)規(guī)定的限值。
方法:通常在開(kāi)闊場(chǎng)地或屏蔽室內(nèi)進(jìn)行,使用專門(mén)的接收天線和測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量輻射強(qiáng)度。
類型:包括射頻傳導(dǎo)測(cè)試和射頻輻射測(cè)試,以評(píng)估設(shè)備在特定頻段下的輻射發(fā)射水平。
傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試(Conducted Emissions Testing):
目的:測(cè)量設(shè)備通過(guò)電源線、信號(hào)線等傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生的電磁干擾。
方法:在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行,通過(guò)連接設(shè)備到測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量傳導(dǎo)干擾的電壓或電流。
抗擾度測(cè)試
靜電放電抗擾度測(cè)試(ESD Testing):
目的:評(píng)估設(shè)備抵抗靜電放電的能力。
方法:模擬人體或其他物體上的靜電放電,以評(píng)估設(shè)備在受到靜電放電時(shí)的性能表現(xiàn)。
射頻輻射抗擾度測(cè)試:
目的:測(cè)試設(shè)備在受到一定強(qiáng)度的電磁輻射時(shí)的抗擾度。
方法:通過(guò)模擬電磁輻射環(huán)境,評(píng)估設(shè)備在電磁輻射干擾下的適應(yīng)性能力。
電快速瞬變脈沖群測(cè)試(Electrical Fast Transient / Burst Testing):
目的:模擬電源線上的快速瞬態(tài)脈沖,評(píng)估設(shè)備對(duì)這種突發(fā)干擾的抵抗能力。
方法:通常在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行,通過(guò)在設(shè)備的電源或信號(hào)線上施加快速瞬態(tài)脈沖來(lái)模擬干擾源。
浪涌沖擊抗擾度測(cè)試(Surge Testing):
目的:評(píng)估設(shè)備在受到雷擊或電網(wǎng)浪涌時(shí)的耐壓能力和電涌吸收能力。
方法:通過(guò)模擬雷擊或電網(wǎng)浪涌來(lái)評(píng)估設(shè)備的性能表現(xiàn)。
傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試(Conducted Susceptibility Testing):
目的:測(cè)試設(shè)備在受到通過(guò)電源線、信號(hào)線等傳導(dǎo)途徑傳入的電磁干擾時(shí)能否正常工作。
方法:在設(shè)備的電源或信號(hào)線上施加干擾信號(hào)來(lái)模擬干擾源,評(píng)估設(shè)備的抗擾度。
其他測(cè)試項(xiàng)目
電源諧波和閃爍測(cè)試(Harmonics & Flicker Testing):
目的:評(píng)估設(shè)備在正常工作過(guò)程中對(duì)電源產(chǎn)生的諧波和閃爍是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
方法:通過(guò)模擬實(shí)際電源條件來(lái)評(píng)估設(shè)備的諧波電流和閃爍指數(shù)。
磁場(chǎng)測(cè)試(Magnetic Field Testing):
目的:測(cè)量設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
方法:使用磁通量計(jì)在設(shè)備的周圍不同位置進(jìn)行測(cè)量,以評(píng)估設(shè)備的磁場(chǎng)輻射水平。
無(wú)線電干擾抑制測(cè)試(Radio Interference Suppression Testing):
目的:評(píng)估設(shè)備在抑制無(wú)線電干擾方面的能力。
方法:通過(guò)模擬不同頻率和功率的無(wú)線電信號(hào)來(lái)評(píng)估設(shè)備的無(wú)線電干擾抑制效果。
電磁兼容(EMC)是確保設(shè)備和系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境中正常工作的重要技術(shù)。通過(guò)深入了解EMC的原理和測(cè)試方法,并采取相應(yīng)的抗干擾措施,可以顯著提高設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。隨著科技的不斷發(fā)展,EMC將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,為人們的生活和工作帶來(lái)更多便利和安全。
選擇電容時(shí),不但應(yīng)該選擇溫度系數(shù)好的,還要選擇等效串聯(lián)電感小的(小于10nH)和等效串聯(lián)電阻小的(小于0.5Ω)電容。從材質(zhì)上說(shuō),低于50MHz時(shí)一般選擇Z5U材質(zhì),它性能穩(wěn)定,介電常數(shù)大,電容容量大,大于50MHz時(shí)一般選擇NPO材質(zhì),它介電常數(shù)小。通常工程上的實(shí)際做法是一大一小(指電容值)兩個(gè)電容并聯(lián)使用。
注意PCB過(guò)孔的設(shè)計(jì)
在布線時(shí)盡量少穿過(guò)孔,因?yàn)檫^(guò)孔阻抗和線阻抗不一樣,存在阻抗突變,從而產(chǎn)生駐波使信號(hào)變壞,容易形成輻射,尤其是在時(shí)鐘需要穿層時(shí),要做技術(shù)處理,時(shí)鐘線跨層時(shí)的處理如圖6所示。





