EMI电磁屏蔽原理-导论

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屏蔽技术1电磁屏蔽原理屏蔽的定义利用磁性材料或者低阻课件

屏蔽技术1电磁屏蔽原理屏蔽的定义利用磁性材料或者低阻课件

要达到静电屏蔽的目的, 一定要将屏蔽壳体接地
要求屏蔽外壳接地电阻愈低愈好。一般设计在1欧以下
2低频磁场屏蔽
从狭义角度,是指甚低频(VLF)和极低频(ELF)的磁场屏 蔽。
主要屏蔽机理是利用高导磁材料具有低磁阻的特性,使 磁场尽可能通过磁阻很小的屏蔽壳体,而尽量不扩散到 外部空间。屏蔽壳体对磁场起磁分路作用。其屏蔽效能 主要取决于屏蔽
在传输线上传播的理论类似,而且计算也方便,精度也高,是 当前广泛采用的一种分析方法。)
• (2)涡流效应:电磁波在金属壳体上产生感应涡流, 而这些涡流又产生了与原磁场反相的磁场,抵消削弱 了原磁场而达到屏蔽作用。(这种方法忽略磁导率的因子,
误差大,应用受到局限)
• (3)电磁矢量分析:用电磁失量方程来分析,精确度 很高。(由于计算复杂也受到一定限制)
• (2)需要设置通风孔、电缆或导线的进出孔、 照明孔、照伤孔、加水孔和电表的安装孔等; (3)为便于人们查看而留且的屏蔽不连续。这 种不连续包括紧密连接的两金属面间的接缝 (如两金属板用铆接或螺钉紧固时残留的缝隙) 和两金属扳间置入金属衬问题
实际机箱上有许多泄漏源:不同部分结合处的缝隙通风 口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等
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实践证明,即使非常密织的金属网,其屏蔽效能
也比金属板差很多。特别在高频时就差得很明显。
当需要100dB以上的屏蔽效能时。必须采用双层和
多层金属网屏蔽。
2.3 屏蔽材料的选择
• 1.屏蔽效能 • 屏蔽材料,其中包括小孔金属材料(如金属网、
冲孔金属板)、伪均匀金属材料(如金属化喷涂) 和实心金属材料(加金属箔、金属板等)。这些 材料可以分成两类: • 铁磁性材料和非铁磁性材料。除极簿的金属 箔以外,都可以按式

电磁屏蔽原理

电磁屏蔽原理

电磁屏蔽原理电磁屏蔽是指采取一定的措施,使电磁辐射或电磁波无法穿透到屏蔽结构内部或从屏蔽结构内部泄漏出来,达到隔绝或减弱电磁辐射或电磁波的目的。

电磁屏蔽原理是指实现电磁屏蔽的基本原理,它是电磁兼容技术的重要内容之一。

电磁屏蔽原理的研究对于提高电磁兼容性、保障电子设备的正常工作、提高电子设备的抗干扰能力以及保障人体健康都具有十分重要的意义。

电磁屏蔽原理主要包括电磁波的传播特性、电磁波与物质相互作用的基本原理以及电磁屏蔽结构的设计原理等内容。

首先,电磁波的传播特性是电磁屏蔽原理的基础。

电磁波在空间中传播时会受到传播介质、传播距离、频率等因素的影响,了解电磁波的传播特性有助于选择合适的屏蔽材料和设计合理的屏蔽结构。

其次,电磁波与物质相互作用的基本原理是电磁屏蔽原理的重要内容。

电磁波在与物质相互作用时会发生反射、透射、吸收等现象,不同的材料对电磁波的作用方式各不相同,因此在设计电磁屏蔽结构时需要根据具体的应用场景选择合适的屏蔽材料。

最后,电磁屏蔽结构的设计原理是实现电磁屏蔽的关键。

合理的屏蔽结构设计能够有效地隔离电磁波,减少电磁辐射对周围环境和设备的影响,保障设备的正常工作和人体的健康。

在实际的电磁屏蔽设计中,需要根据具体的应用场景和要求选择合适的屏蔽材料和设计合理的屏蔽结构。

常见的电磁屏蔽材料包括金属材料、导电涂料、导电纤维布等,而常见的屏蔽结构包括屏蔽罩、屏蔽膜、屏蔽房等。

在选择屏蔽材料时需要考虑其导电性能、机械性能、加工性能等因素,而在设计屏蔽结构时需要考虑其尺寸、形状、安装方式等因素。

通过合理选择屏蔽材料和设计合理的屏蔽结构,可以有效地实现电磁屏蔽的目的,保障设备的正常工作和人体的健康。

总之,电磁屏蔽原理是实现电磁屏蔽的基础和关键,它涉及到电磁波的传播特性、电磁波与物质相互作用的基本原理以及电磁屏蔽结构的设计原理等内容。

通过深入研究电磁屏蔽原理,可以更好地理解电磁屏蔽技术的要点和关键,为实际的电磁屏蔽设计提供理论指导和技术支持。

EMI屏蔽究竟是怎么回事?一文一探究竟

EMI屏蔽究竟是怎么回事?一文一探究竟

EMI屏蔽究竟是怎么回事?一文一探究竟来源:All about circuits作者:Ignacio deMendizábal编译:付斌身为电子工程师,噪声和辐射无处不在,作为电子设计师必须掌握EMI电磁屏蔽相关知识,而这些知识和解决方案将广泛用于改善设备免于受到外部电磁干扰。

干扰辐射的来源麦克斯韦方程显示,每当电流经流导体时,都会产生磁场,而磁场将会产生电场。

电场和磁场的辐射特性被称之为辐射发射。

这些辐射发射将会在电路或整个印刷电路板(PCB)中引发一些问题。

在理想电路之中,电路本身发射的信号只包括电流和电压,而在现实世界中,噪音是绕不开的问题。

当电路信号受到任何干扰时,就会发生这种情况。

由于电磁信号的性质,并不能避免噪声的存在,但是可以大大降低其影响。

需要注意的是,设备在运行时不会受到其他设备的影响,正如设备不会受到其他设备影响一样,电磁敏感性是电路系统受到干扰仍然保持正常工作的能力。

这种敏感性将取决于施加的噪声水平,而不同的应用诸如车载、医疗、军事等领域,拥有不同的程度磁化率。

每个电路、设备或系统都必须经过适当的设计,尽可能减少辐射水平,来达到只对高水平的电磁场敏感。

EMC认证电磁兼容性(EMC)认证是任何产品上市必须经过的步骤,每个产品都必须通过EMC测试,以确保安装时不会影响任何其他设备(例如辐射测试),并且即使周围存在其他系统(例如,敏感性测试)。

EMC测试在消声室内进行,图片来源于Hermon Laboratories提供通常来说,电子设备都会安装在外壳内,金属外壳非常擅长限制电磁屏蔽,但相对来说并不完美。

PCB和外壳之间的结合处会出现孔或槽,并且电磁场可以穿过它们,简言之EMI屏蔽就是要覆盖这些孔或槽。

此外,许多产品设计中存在一个普遍问题:仅在设计周期的最新阶段才去考虑EMC认证的问题,在此情况下,整体的设计就被冻结到了这个阶段,EMC工程师并没有空间去修改产品设计解决电磁相关的问题。

开关电源emi电路原理

开关电源emi电路原理

开关电源emi电路原理
开关电源EMI电路是指用来抑制电磁干扰(EMI)的电路。

开关电源是一种使用开关元件(如晶体管或MOSFET)工作
的电源,通过周期性地开关电流来提供电能。

开关电源会产生一定的电磁干扰,主要原因有以下几点:
1. 开关元件的快速开关会引起电压和电流的急剧变化,导致高频谐波成分的产生;
2. 开关电源中的变压器和电感器会产生磁场,进一步引起电磁辐射;
3. 开关电源中的电容器会产生串扰电容耦合,导致干扰信号的传导。

为了抑制开关电源的电磁干扰,可以采取以下措施:
1. 在开关电源输入端添加滤波器,用来抑制高频噪声,常见的滤波器包括电容滤波器和电感滤波器;
2. 设计合适的开关元件驱动电路,减小开关元件的开关速度,从而减小高频谐波的产生;
3. 采用引入屏蔽外壳或屏蔽包围电路等的屏蔽手段,减小电磁辐射;
4. 采用良好的地线布局和接地措施,降低地线电阻和噪声干扰;
5. 使用高频绕线技术和特殊布板设计,减少电感和电容器之间的串扰。

通过以上措施,可以有效地抑制开关电源产生的电磁干扰,提高电源的抗干扰能力,确保设备的正常运行。

EMI抑制

EMI抑制

EMI抑制日常生活中,我们常常可以看到这样的现象,当把手机放置在音箱旁,接电话的时候,音箱里面会发出吱吱的声音,或者当我们在测试一块电路板上的波形时,忽然接到同事的电话,会发现接电话瞬间我们示波器上的波形出现变形,这些都是电磁干扰的特征。

电磁干扰不但会影响系统的正常工作,还可能给电子电器造成损坏,甚至对人体也有害处,因此尽可能降低电磁干扰已经成为大家关注的一个焦点,诸如FCC、CISPR、VCCI等电磁兼容标准的出台开始给电子产品的设计提出了更高的要求。

虽然人们对电磁兼容性的研究要远远早于信号完整性理论的提出,但作为高速设计一部分,我们习惯地将EMI问题也列入信号完整性分析的一部分。

本章将全面分析电磁干扰和电磁兼容的概念、产生及抑制,重点针对高速PCB的设计。

4.1 EMI/EMC的基本概念电磁干扰即EMI(Electromagnetic Interference),指系统通过传导或者辐射,发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

因为所有的电子产品都会不可避免地产生一定的电磁干扰,为了量度设备系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力,人们提出了电磁兼容这个概念。

美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992都提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。

符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。

对于电磁兼容性,必须满足一下三个要素:1. 电磁兼容需要存在某一个特定的空间。

比如,大的,一个房间甚至宇宙;小的,可以是一块集成电路板。

2. 电磁兼容必须同时存在骚扰的发射体和感受体。

3. 必须存在一定的媒体(耦合途径)将发射体与感受体结合到一起。

这个媒体可以是空间,也可以是公共电网或者公共阻抗。

对于EMI,可以按照电磁干扰的途径(详细的分类参见附录一)来分为辐射干扰、传导干扰和感应耦合干扰三种形式。

电磁屏蔽基本原理介绍

电磁屏蔽基本原理介绍

电磁屏蔽基本原理介绍电磁屏蔽是指通过采取一定的措施,将电磁辐射或电磁波的干扰降至可接受的水平的过程。

在现代社会中,电磁辐射已经成为无处不在的存在,如电视、手机、电脑等电子设备都会产生电磁辐射。

然而,过高的电磁辐射会对人体和其他电子设备造成不良影响,因此电磁屏蔽就显得尤为重要。

电磁屏蔽的基本原理可以归纳为两个方面:屏蔽材料和屏蔽结构。

1. 屏蔽材料:屏蔽材料是指用于隔离电磁辐射的材料,常见的屏蔽材料包括金属、导电涂料、导电纤维等。

这些材料具有良好的导电性能,能够吸收或反射电磁波,从而降低电磁辐射的强度。

金属是一种常用的屏蔽材料,如铜、铝等。

金属具有良好的导电性和反射性,能够有效地吸收和反射电磁波。

常见的金属屏蔽材料有金属屏蔽罩、金属屏蔽板等。

导电涂料是一种将导电材料加入到涂料中形成的涂层,具有良好的导电性能。

通过在电子设备的外壳或电路板上涂覆导电涂料,可以形成一层导电膜,起到屏蔽电磁辐射的作用。

导电纤维是一种将导电材料织入纤维中形成的材料,具有良好的导电性能和柔软性。

导电纤维可以用于制作电磁屏蔽布料,可以用于制作电子设备的屏蔽罩或服装等。

2. 屏蔽结构:屏蔽结构是指通过设计合理的结构来实现电磁屏蔽的效果。

常见的屏蔽结构包括屏蔽罩、屏蔽壳、屏蔽膜等。

屏蔽罩是一种金属或导电塑料制成的外壳,可以将电子设备完全包裹在内,从而阻挡电磁波的传播。

屏蔽罩通常具有开口和连接器,以便电子设备与外界进行通信。

屏蔽壳是一种金属或导电塑料制成的外壳,可以将电子设备的关键部件包裹在内,从而阻挡电磁波的干扰。

屏蔽壳通常具有开口和密封装置,以便维修和保养。

屏蔽膜是一种将导电材料涂覆在基材上形成的薄膜,可以用于电子设备的屏蔽。

屏蔽膜具有柔软性和可塑性,可以根据需要进行剪裁和粘贴,方便实现电磁屏蔽。

总结:电磁屏蔽是通过屏蔽材料和屏蔽结构来降低电磁辐射的干扰。

屏蔽材料具有良好的导电性能,能够吸收或反射电磁波;屏蔽结构通过设计合理的结构来实现电磁屏蔽的效果。

EMI滤波器电路原理及设计

EMI滤波器电路原理及设计

EMI滤波器电路原理及设计EMI滤波器(Electromagnetic Interference Filter)是一种用于抑制电磁干扰的电路。

电磁干扰是指电子设备之间相互干扰产生的电磁辐射或者干扰信号,会对设备的正常操作和性能产生负面影响。

EMI滤波器通过选择性地传递或者屏蔽指定频率范围内的信号,从而实现对电磁干扰的抑制。

一般来说,低通滤波器是指可以通过低于其中一特定频率的信号,而对高于该特定频率的信号进行滤波的电路。

低通滤波器常用于消除高频电磁干扰。

一个常见的低通滤波器电路是RC滤波器,由电容器和电阻器组成。

电容器对于高频信号具有很大的阻抗,从而将高频信号绕过电路,实现滤波作用。

选择合适的电容和电阻大小可以实现对于特定频率的信号滤波。

相比之下,高通滤波器是指可以通过高于其中一特定频率的信号,而对低于该特定频率的信号进行滤波的电路。

高通滤波器常用于消除低频电磁干扰。

一个常见的高通滤波器电路是RL滤波器,由电感器和电阻器组成。

电感器对于低频信号具有很大的阻抗,从而将低频信号绕过电路,实现滤波作用。

选择合适的电感和电阻大小可以实现对于特定频率的信号滤波。

除了RC和RL滤波器,还有其他各种类型的EMI滤波器电路,比如LC滤波器、二阶滤波器、传输线滤波器等,可以根据具体应用的需求进行选择和设计。

在EMI滤波器电路的设计中,首先需要确定需要滤波的频率范围,然后根据频率范围选择合适的滤波器类型。

其次,需要根据滤波器的阻抗特性和传输线的特性来选择适当的元件值。

还需要注意电路的功率和电流容量,以确保电路能够在正常工作范围内工作。

在实际应用中,EMI滤波器电路通常需要与其他电路结合使用,比如与电源、传输线路、信号线路等进行连接。

因此,需要特别注意电路的布局和接线,以减少电磁干扰的传播路径。

总之,EMI滤波器电路是一种用于抑制电磁干扰的重要电路,通过选择性地传递或者屏蔽指定频率范围内的信号,实现对电磁干扰的抑制。

在设计EMI滤波器电路时,需要根据具体应用需求选择合适的滤波器类型,并根据电路的阻抗特性和传输线的特性选择适当的元件值。

电磁干扰抑制技术概述EMI

电磁干扰抑制技术概述EMI

电磁干扰抑制技术概述EMI电磁干扰抑制技术概述主题词:电磁兼容性(emc)、电磁干扰(emi)、抑制技术。

全文:本文紧紧围绕电磁干扰三要素,了解了各种相同的电磁干扰遏制技术以及电磁兼容设计思路,特别强调了电子产品在设计初即展开emc研究的重要性。

提起电磁干扰(emi)这个词,人们或许还感陌生,但emi的影响却是几乎每个人都曾身经历过的。

例如,观看电视时,附近有人使用电钻、电吹风等电器,会使电视画面出现雪花点,所声器里发出剌耳的噪声……这类现象人们早已司空见惯、习以为常了,但是电磁干扰的危害却远不止如此。

事实上,电磁干扰已使民航系统失效、通信不畅、计算机运行错误、自控设备误动作等,甚至危及人身安全。

因此,加强电磁容性(emc)知识的普及,提高emi抑制技术,已成为当务之急。

所谓电磁兼容性就是指电子线路、系统相互不影响,在电磁方面相互相容的状态。

对于emc技术的研究,国外从本世纪三十年代已经开始的,一些国家和国际非政府例如美国联邦通信委员会(fcc),德国电气电子工程师协会(vde)、国际无线电阻碍特别委员会(cispr)等先后制订了一些指导性文件和规程,目前已构成一套较完整的体系,并获得严格遵守,美国计算机业即为全面继续执行fcc规程。

我国电磁兼容性工作起步较晚,有关标准自八十年代才陆续颁布,应用领域方面则由于缺乏经验和技术而停步艰困。

如何尽快赶上国际一流水平,并使我国电子产品能够满足用户日益紧迫的国内市场需求并在国际市场占到一席之地,已沦为为大家关心的关键性课题。

本文愿意就电磁干扰遏制技术谈论一点浅见,抛砖引玉,与各位共同互相切磋。

电磁干扰的定义,是指由外部噪声和无用电磁波在接收中所造成的骚扰。

一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式:n=g×c/ig:噪声源强度;c:噪声通过某种途径传至受到阻碍处的耦合因素;i:受干扰电路的敏感程度。

g、c、i这三者形成电磁干扰三要素。

电磁屏蔽

电磁屏蔽
如果屏蔽体上出现洞穴或缝隙,将会直接降低屏蔽效果。频率愈高,这种现象愈显著。
屏蔽效能
屏蔽体的屏蔽效能可用屏蔽系数或屏蔽衰减来表示。
在空间防护区内,有屏蔽体存在时的场强(E0或H0)与无屏蔽体存在时的场强(E或H)的比值,即E0/H0或 E/H就称为屏蔽系数。屏蔽系数愈小,说明屏蔽效果愈好。
屏蔽效果也可用屏蔽衰减来表示,屏蔽衰减代表干扰场强通过屏蔽体受到的衰减值。屏蔽衰减可由或求得-单 位分贝(dB)。屏蔽衰减值越大,屏蔽效果越好。
机理
a、当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射。这种反射 不要求屏蔽材料必须有一定的厚度,只要求交界面上的不连续;b、未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内 向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减。也就是所谓的吸收;c、在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的 另一表面时,遇到金属-空气阻抗不连续的交界面,会形成再次反射,并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金 属的交界面上可能有多次的反射。总之,电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。
原理
பைடு நூலகம்
许多人不了解电磁屏蔽的原理,认为只要用金属做一个箱子,然后将箱子接地,就能够起到电磁屏蔽的作用。 在这种概念指导下结果是失败。因为,电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有 两个因素:一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多 导电不连续点,最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏, 如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料,消除不导电点。 这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。在许多文献中将电 磁屏蔽体比喻成液体密封容器,似乎只有当用导电弹性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。 实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长 远大于开口尺寸时,并不会产生明显的泄漏。

光伏逆变器_emi原理_概述说明以及概述

光伏逆变器_emi原理_概述说明以及概述

光伏逆变器emi原理概述说明以及概述1. 引言1.1 概述光伏逆变器作为太阳能发电系统中的核心设备,被广泛应用于各种规模的光伏发电项目中。

它负责将太阳能电池板所产生的直流电转换成交流电,并将其输送到实际用电设备中。

然而,在逆变过程中,会产生一种被称为电磁干扰(EMI)的现象。

这种干扰可能对其他电子设备、通信系统和无线网络造成负面影响,因此需要对光伏逆变器的EMI原理进行深入的了解。

1.2 文章结构本文将围绕光伏逆变器EMI原理展开探讨。

首先,将介绍光伏逆变器的基本概念和作用,以及EMI产生的相关背景知识。

随后,详细阐述EMI原理及其重要性,并分析其对设备和系统性能的潜在影响。

接着,将着重讨论光伏逆变器在EMI方面存在的主要问题,并提出解决这些问题的方法和技术。

最后,在结论部分对全文进行总结,并展望未来在该领域的研究方向。

1.3 目的本文旨在为读者提供一个全面和深入理解光伏逆变器EMI原理的指南。

通过对EMI产生机制、影响因素以及解决方法进行详细阐述,读者将能够更好地理解光伏逆变器在实际应用中所面临的问题,并学习到如何有效减少或抑制EMI的技术手段。

同时,本文也将强调光伏逆变器EMI问题的重要性,并展望未来在该领域的研究方向,以期为相关研究和实践提供有价值的参考和借鉴。

2. 光伏逆变器EMI原理概述2.1 光伏逆变器介绍光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的设备。

它在光伏发电系统中起着至关重要的作用,将直流电转换为交流电以供给家庭和商业用途。

然而,光伏逆变器在工作过程中会产生电磁干扰,也称为EMI(Electromagnetic Interference),对其他电子设备和通信设备造成干扰。

因此,了解光伏逆变器的EMI原理对我们提高系统性能、减少干扰至关重要。

2.2 EMI概念和影响EMI指的是在一个系统中出现的电磁辐射或者通过传导方式引入到其他系统中的不希望的信号。

光伏逆变器所产生的EMI会对附近的通信设备、无线网络以及其他敏感设备造成干扰,甚至可能导致其正常运行受阻。

电磁干扰(EMI)

电磁干扰(EMI)

电磁干扰(EMI)所谓的电磁干扰,广义来说,一切进入信道或通信系统的非有用信号,均称之为电磁干扰。

电磁干扰已经深入到我们日常的生活。

例如,观看电视时,附近有人使用电钻、电吹风等电器,会使电视画面出现雪花点,所声器里发出剌耳的噪声……等等。

这类现象人们早已司空见惯、习以为常了,但是电磁干扰的危害却远不止如此。

事实上,电磁干扰已使民航系统失效、通信不畅、计算机运行错误、自控设备误动作等,甚至危及人身安全。

因此如何有效的抑制电磁干扰成为模拟工程师必须具备和考虑的因素,在这里小编为大家详述了什么是电磁干扰,如何有效的抑制电磁干扰。

电子线路与电磁干扰的分析现代的电子产品,功能越来越强大,电子线路也越来越复杂,电磁干扰(EMI)和电磁兼容性问题变成了主要问题,电路设计对设计师的技术水平要求也越来越高。

电磁干扰一般都分为两种,传导干扰和辐射干扰。

传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。

辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。

因此对EMC问题的研究就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。

美国联邦通讯委员会在1990年、欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保他们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。

符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性。

目前全球各地区基本都设置了EMC相应的市场准入认证,用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势。

如:北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、日本的VCCEI认证、澳洲的C-tick人证、台湾地区的BSMI认证、中国的3C认证等都是进入这些市场的“通行证”。

电磁感应与电磁干扰很多人从事电子线路设计的时候,都是从认识电子元器件开始,但从事电磁兼容设计实际上应从电磁场理论开始,即从电磁感应认识开始。

一般电子线路都是由电阻器、电容器、电感器、变压器、有源器件和导线组成,当电路中有电压存在的时候,在所有带电的元器件周围都会产生电场,当电路中有电流流过的时候,在所有载流体的周围都存在磁场。

电磁屏蔽基本原理介绍

电磁屏蔽基本原理介绍

之阳早格格创做正在电子设备及电子产品中,电磁搞扰(Electromagnetic Interference)能量通过传导性耦合战辐射性耦合去举止传输.为谦脚电磁兼容性央供,对付传导性耦合需采与滤波技能,即采与EMI滤波器件加以压制;对付辐射性耦合则需采与屏蔽技能加以压制.正在目前电磁频谱日趋聚集、单位体积内电磁功率稀度慢遽减少、下矮电仄器件大概设备洪量混同使用等果素而引导设备及系统电磁环境日益逆转的情况下,其要害性便隐得更为超过.屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体,将电磁波限制于某一天区内的一种要领.由于辐射源分为近区的电场源、磁场源战近区的仄里波,果此屏蔽体的屏蔽本能依据辐射源的分歧,正在资料采用、结构形状战对付孔缝揭收统制等圆里皆有所分歧.正在安排中要达到所需的屏蔽本能,则需最先决定辐射源,精确频次范畴,再根据各个频段的典型揭收结构,决定统制果素,从而采用妥当的屏蔽资料,安排屏蔽壳体.屏蔽体对付辐射搞扰的压制本领用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)去衡量,屏蔽效能的定义:不屏蔽体时,从辐射搞扰源传输到空间某一面(P)的场强1(1)战加进屏蔽体后,辐射搞扰源传输到空间共一面(P)的场强2(2)之比,用dB(分贝)表示.图1 屏蔽效能定义示企图屏蔽效能表白式为 (dB) 大概(dB)工程中,本量的辐射搞扰源大概分为二类:类似于对付称振子天线的非关合载流导线辐射源战类似于变压器绕组的关合载流导线辐射源.由于电奇极子战磁奇极子是上述二类源的最基础形式,本量的辐射源正在空间某面爆收的场,均可由若搞个基基础的场叠加而成(图2).果此通过对付电奇极子战磁奇极子所爆收的场举止分解,便可得出本量辐射源的近近场及波阻抗战近、近场的场个性,从而为屏蔽分类提供劣良的表里依据.图2 二类基基础正在空间所爆收的叠加场近近场的区分是根据二类基基础的场随1/r(场面至源面的距离)的变更而决定的,为近近场的分界面,二类源正在近近场的场个性及传播个性均有所分歧.表1 二类源的场与传播个性场源典型近场()近场( )场个性传播个性场个性传播个性电奇极子非仄里波以衰减仄里波以衰减磁奇极子非仄里波以衰减仄里波以衰减波阻抗为空间某面电场强度与磁场强度之比,场源分歧、近近场分歧,则波阻抗也有所分歧,表2与图3分别用图表给出了的波阻抗个性.表2 二类源的波阻抗波阻抗(Ω)场源典型近场()近场()电奇极子120π120π磁奇极子120π120π能量稀度包罗电场分量能量稀度战磁场分量能量稀度,通过对付由共一场源所爆收的电场、磁场分量的能量稀度举止比较,不妨决定场源正在分歧天区内何种分量占主要成份,以便决定简曲的屏蔽分类.能量稀度的表白式由下列公式给出:电场分量能量稀度磁场分量能量稀度场源总能量稀度表3 二类源的能量稀度能量稀度比较场源典型近场()近场()电奇极子磁奇极子表3给出了二种场源正在近、近场的能量稀度.从表中不妨瞅出,二类源的近场有很大的辨别,电奇极子的近场能量主要为电场分量,可忽略磁场分量;磁奇极子的近场能量主要为磁场分量,可忽略电场分量;二类源正在近场时,电场、磁场分量均必须共时思量.屏蔽典型依据上述分解不妨举止以下分类:表4 屏蔽分类场源典型近场()近场()电奇极子(非关合载流导线)电屏蔽(包罗静电屏蔽)电磁屏蔽磁奇极子(关合载流导线)磁屏蔽(包罗恒定磁场屏蔽)电磁屏蔽电屏蔽的真量是减小二个设备(大概二个电路、组件、元件)间电场感触的效用.电屏蔽的本理是正在包管劣良交天的条件下,将搞扰源所爆收的搞扰末止于由良导机制成的屏蔽体.果此,交天劣良及采用良导体搞为屏蔽体是电屏蔽是可起效用的二个关键果素.磁屏蔽的本理是由屏蔽体对付搞扰磁场提供矮磁阻的磁通路,从而对付搞扰磁场举止分流,果而采用钢、铁、坡莫合金等下磁导率的资料战安排盒、壳等启关壳体成为磁屏蔽的二个关键果素.电磁屏蔽的本理是由金属屏蔽体通过对付电磁波的反射战吸支去屏蔽辐射搞扰源的近区场,即共时屏蔽场源所爆收的电场战磁场分量.由于随着频次的删下,波少变得与屏蔽体上孔缝的尺寸相称,从而引导屏蔽体的孔缝揭收成为电磁屏蔽最关键的统制果素.屏蔽体的揭收耦合结构与所需压制的电磁波频次稀切相关,三类屏蔽所波及的频次范畴及统制果素如表5所示:表5 揭收耦合结构与统制果素本量屏蔽体上共时存留多个揭收耦合结构(n个),设机箱交缝、透气孔、屏蔽体壁板等各揭收耦合结构的单独屏蔽效能(如只思量交缝)为SEi(i=1,2,…,n),则屏蔽体总的屏蔽效能由上式不妨瞅出,屏蔽体的屏蔽效能是由各个揭收耦合结构中爆收最大揭收耦合的结构所决断的,即由屏蔽最单薄的关节所决断的.果此举止屏蔽安排时,精确分歧频段的揭收耦合结构,决定最大揭收耦合果素是其主要的安排准则.正在三类屏蔽中,磁屏蔽战电磁屏蔽的易度较大.更加是电磁屏蔽安排中的孔缝揭收压制最为关键,成为屏蔽安排中应沉面思量的主要果素.图4 典型机柜结构示企图根据孔耦合表里,决断孔缝揭收量的果素主要有二个:孔缝里积战孔缝最大线度尺寸.二者皆大,则揭收最为宽沉;里积小而最大线度尺寸大则电磁揭收仍旧较大.图4所示为一典型机柜示企图,上头的孔缝主要分为四类:●机箱(机柜)交缝该类缝虽然里积不大,然而其最大线度尺寸即缝少却非常大,由于维建、开开等节制,以致该类缝成为电子设备中屏蔽易度最大的一类孔缝,采与导电衬垫等特殊屏蔽资料不妨灵验天压制电磁揭收.该类孔缝屏蔽安排的关键正在于:合理天采用导电衬垫资料并举止适合的变形统制.●透气孔该类孔里积战最大线度尺寸较大,透气孔安排的关键正在于透气部件的采用与拆置结构的安排.正在谦脚透气本能的条件下,应尽大概采用屏效较下的屏蔽透气部件.●瞅察孔与隐现孔该典型孔里积战最大线度尺寸较大,其安排的关键正在于屏蔽透光资料的采用与拆置结构的安排.●连交器与机箱交缝那类缝的里积与最大线度尺寸均不大,然而由于正在下频时引导连交器与机箱的交触阻抗慢遽删大,从而使得屏蔽电缆的共模传导收射变大,往往引导所有设备的辐射收射出现超标,为此应采与导电橡胶等连交器导电衬垫.综上所述,孔缝压制的安排重心归纳为:●合理采用屏蔽资料;●合理安排拆置互连结构.电磁屏蔽电磁屏蔽是办理电磁兼容问题的要害脚法之一.大部分电磁兼容问题皆不妨通过电磁屏蔽去办理.用电磁屏蔽的要领去办理电磁搞扰问题的最大用处是不会效用电路的仄常处事,果此不需要对付电路搞所有建改.1 采用屏蔽资料屏蔽体的灵验性用屏蔽效能去度量.屏蔽效能是不屏蔽时空间某个位子的场强E1与有屏蔽时该位子的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对付电磁波的衰减程度.用于电磁兼容脚法的屏蔽体常常能将电磁波的强度衰减到本去的百分之一至百万分之一,果此通时常使用分贝去表述屏蔽效能,那时屏蔽效能的定义公式为:SE = 20 lg ( E1/ E2 ) (dB) 用那个定义式只可尝试屏蔽资料的屏蔽效能,而无法决定该当使用什么资料搞屏蔽体.要决定使用什么资料制制屏蔽体,需要相识资料的屏蔽效能与资料的什么个性参数有关.工程中真用的表征资料屏蔽效能的公式为:SE = A + R (dB) 式中的A称为屏蔽资料的吸支耗费,是电磁波正在屏蔽资料中传播时爆收的,估计公式为:A=3.34t(fμrσr)(dB) t = 资料的薄度,μr = 资料的磁导率,σr = 资料的电导率,对付于特定的资料,那些皆是已知的.f = 被屏蔽电磁波的频次.式中的R称为屏蔽资料的反射耗费,是当电磁波进射到分歧媒量的分界里时爆收的,估计公式为:R=20lg(ZW/ZS)(dB) 式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽资料的个性阻抗.电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比值:Zw = E / H.正在距离辐射源较近(<λ/2π,称为近场区)时,波阻抗的值与决于辐射源的本量、瞅测面到源的距离、介量个性等.若辐射源为大电流、矮电压(辐射源电路的阻抗较矮),则爆收的电磁波的波阻抗小于377,称为矮阻抗波,大概磁场波.若辐射源为下电压,小电流(辐射源电路的阻抗较下),则波阻抗大于377,称为下阻抗波大概电场波.关于近场区内波阻抗的简曲估计公式本文不予叙述,免得冲浓中心,感兴趣的读者不妨参照有关电磁场圆里的参照书籍.当距离辐射源较近(>λ/2π,称为近场区)时,波波阻抗仅与电场波传播介量有关,其数值等于介量的个性阻抗,气氛为377Ω.屏蔽资料的阻抗估计要领为:|ZS|=3.68×107(fμr/σr) (Ω) f=进射电磁波的频次(Hz),μr=相对付磁导率,σr=相对付电导率从上头几个公式,便不妨估计出百般屏蔽资料的屏蔽效能了,为了便当安排,底下给出一些定性的论断.●正在近场区安排屏蔽时,要分别思量电场波战磁场波的情况;●屏蔽电场波时,使用导电性好的资料,屏蔽磁场波时,使用导磁性好的资料;●共一种屏蔽资料,对付于分歧的电磁波,屏蔽效能使分歧的,对付电场波的屏蔽效能最下,对付磁场波的屏蔽效能最矮,也便是道,电场波最简单屏蔽,磁场波最易屏蔽;●普遍情况下,资料的导电性战导磁性越好,屏蔽效能越下;●屏蔽电场波时,屏蔽体尽管靠拢辐射源,屏蔽磁场源时,屏蔽体尽管近离磁场源;有一种情况需要特天注意,那便是1kHz以下的磁场波.那种磁场波普遍由大电流辐射源爆收,比圆,传输大电流的电力线,大功率的变压器等.对付于那种频次很矮的磁场,只可采与下导磁率的资料举止屏蔽,时常使用的资料是含镍80%安排的坡莫合金.2 孔洞战漏洞的电磁揭收与对付策普遍除了矮频磁场中,大部分金属资料不妨提供100dB 以上的屏蔽效能.然而正在本量中,罕睹的情况是金属搞成的屏蔽体,并不那样下的屏蔽效能,以至险些不屏蔽效能.那是果为许多安排人员不相识电磁屏蔽的关键.最先,需要相识的是电磁屏蔽与屏蔽体交天与可并不关系.那与静电场的屏蔽分歧,正在静电中,只消将屏蔽体交天,便不妨灵验天屏蔽静电场.而电磁屏蔽却与屏蔽体交天与可无关,那是必须精确的.电磁屏蔽的关键面有二个,一个是包管屏蔽体的导电连绝性,即所有屏蔽体必须是一个完备的、连绝的导电体.另一面是不克不迭有脱过机箱的导体.对付于一个本量的机箱,那二面真止起去皆非常艰易.最先,一个真用的机箱上会有很多孔洞战孔缝:透气心、隐现心、拆置百般安排杆的开心、分歧部分分离的漏洞等.屏蔽安排的主要真量便是怎么样妥擅处理那些孔缝,共时不会效用机箱的其余本能(好瞅、可维性、稳当性).其次,机箱上经常会有电缆脱出(进),起码会有一条电源电缆.那些电缆会极天里妨害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能落矮数格中贝.妥擅处理那些电缆是屏蔽安排中的要害真量之一(脱过屏蔽体的导体的妨害奇尔比孔缝的妨害更大).当电磁波进射到一个孔洞时,其效用相称于一个奇极天线(图1),当孔洞的少度达到λ/2时,其辐射效用最下(与孔洞的宽度无关),也便是道,它不妨将激励孔洞的局部能量辐射进去.对付于一个薄度为0资料上的孔洞,正在近场区中,最坏情况下(制成最大揭收的极化目标)的屏蔽效能(本量情况下屏蔽效能大概会更大一些)估计公式为:SE=100 20lgL 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB) 若L ≥λ/2,SE = 0 (dB) 式中各量:L = 漏洞的少度(mm),H = 漏洞的宽度(mm),f = 进射电磁波的频次(MHz).正在近场区,孔洞的揭收还与辐射源的个性有关.当辐射源是电场源时,孔洞的揭收比近场时小(屏蔽效能下),而当辐射源是磁场源时,孔洞的揭收比近场时要大(屏蔽效能矮).近场区,孔洞的电磁屏蔽估计公式为:若ZC >(7.9/D·f):SE = 48 + 20lg ZC 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ] 若Zc<(7.9/D·f):SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]式中:Zc=辐射源电路的阻抗(Ω),D = 孔洞到辐射源的距离(m),L、H = 孔洞少、宽(mm),f = 电磁波的频次(MHz)证明:● 正在第二个公式中,屏蔽效能与电磁波的频次不关系.● 大普遍情况下,电路谦脚第一个公式的条件,那时的屏蔽效能大于第二中条件下的屏蔽效能.● 第二个条件中,假设辐射源是杂磁场源,果此不妨认为是一种正在最坏条件下,对付屏蔽效能的守旧估计.● 对付于磁场源,屏蔽效能与孔洞到辐射源的距离有关,距离越近,则揭收越大.那面正在安排时一定要注意,磁场辐射源一定要尽管近离孔洞.多个孔洞的情况当N个尺寸相共的孔洞排列正在所有,而且相距很近(距离小于λ/2)时,制成的屏蔽效能下落为20lgN1/2.正在分歧里上的孔洞不会减少揭收,果为其辐射目标分歧,那个个性不妨正在安排中用去预防某一个里的辐射过强.除了使孔洞的尺寸近小于电磁波的波少,用辐射源尽管近离孔洞等要领减小孔洞揭收以中,减少孔洞的深度也不妨减小孔洞的揭收,那便是停止波导的本理.普遍情况下,屏蔽机箱上分歧部分的分离处不可能真足交触,只可正在某些面交触上,那形成了一个孔洞阵列.漏洞是制成屏蔽机箱屏蔽效能落级的主要本果之一.减小漏洞揭收的要领有:● 减少导电交触面、减小漏洞的宽度,比圆使用板滞加工的脚法(如用铣床加工交触表面)去减少交触里的仄坦度,减少紧固件(螺钉、铆钉)的稀度;● 加大二块金属板之间的沉叠里积;● 使用电磁稀启衬垫,电磁稀启衬垫是一种弹性的导电资料.如果正在漏洞处拆置上连绝的电磁稀启衬垫,那么,对付于电磁波而止,便如共正在液体容器的盖子上使用了橡胶稀启衬垫后不会爆收液体揭收一般,不会爆收电磁波的揭收.3 脱过屏蔽体的导体的处理制成屏蔽体做废的另一个主要本果是脱过屏蔽体的导体.正在本量中,很多结构上很周到的屏蔽机箱(机柜)便是由于有导体曲交脱过屏蔽箱而引导电磁兼容考查波折,那是缺累电磁兼容体味的安排师感触狐疑的典型问题之一.推断那种问题的要领是将设备上正在考查中不需要连交的电缆拔下,如果电磁兼容问题消得,证明电缆是引导问题的果素.办理那个问题有二个要领:● 对付于传输频次较矮的旗号的电缆,正在电缆的端心处使用矮通滤波器,滤除电缆上不需要的下频频次身分,减小电缆爆收的电磁辐射(果为下频电流最简单辐射).那共样也能预防电缆上感触到的环境噪声传进设备内的电路.● 对付于传输频次较下的旗号的电缆,矮通滤波器大概会引导旗号得真,那时只可采与屏蔽的要领.然而要注意屏蔽电缆的屏蔽层要360°拆交,那往往是很易的.正在电缆端心拆置矮通滤波器有二个要领● 拆置正在线路板上,那种要领的便宜是经济,缺面是下频滤波效验短好.隐然,那个缺面对付于那种用途的滤波器是格中致命的,果为,咱们使用滤波器的脚法便是滤除简单引导辐射的下频旗号,大概者空间的下频电磁波正在电缆上感触的电流.● 拆置正在里板上,那种滤波器曲交拆置正在屏蔽机箱的金属里板上,如馈通滤波器、滤波阵列板、滤波连交器等.由于曲交拆置正在金属里板上,滤波器的输进、输出之间真足断绝,交天劣良,导线上的搞扰正在机箱端心上被滤除,果此滤波效验格中理念.缺面是拆置需要一定的结构协共,那必须正在安排初期举止思量.由于新颖电子设备的处事频次越去越下,对付付的电磁搞扰频次也越去越下,果此正在里板上拆置搞扰滤波器成为一种趋势.一种使用格中便当、本能格中劣良的器件便是滤波连交器.滤波连交器的形状与一般连交器的形状真足相共,不妨曲交替换.它的每根插针大概孔上有一个矮通滤波器.矮通滤波器不妨是简朴的单电容电路,也不妨是较搀杂的电路.办理电缆上搞扰的一个格中简朴的要领是正在电缆上套一个铁氧体磁环,那个要领虽然往往灵验,然而是有一些条件.许多人对付铁氧体寄予了过下憧憬,只消一逢到电缆辐射的问题,便正在电缆上套铁氧体,往往会得视.铁氧体磁环的效验预测公式为:共模辐射革新 =20lg(加磁环后的共模环路阻抗/加磁环前的共模环路阻抗)比圆,如果出加铁氧体时的共模环路阻抗为100Ω,加了铁氧体以去为1000Ω,则共模辐射革新为20dB.证明:奇尔套上铁氧体后,电磁辐射并不明隐的革新,那本去纷歧定是铁氧体不起效用,而大概是除了那根电缆以中,另有其余辐射源.正在电缆上使用铁氧体磁环时,要注意下列一些问题:● 磁环的内径尽管小● 磁环的壁尽管薄● 磁环尽管少● 磁环尽管拆置正在电缆的端头处金属屏蔽效用可用屏蔽效用(SE)对付屏蔽罩的适用性举止评估,其单位是分贝,估计公式为SEdB=A+R+B 其中A:吸支耗费(dB) R:反射耗费(dB) B:矫正果子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存留多个反射的情况)一个简朴的屏蔽罩会使所爆收的电磁场强度落至最初的格中之一,即SE 等于20dB;而有些场合大概会央供将场强落至为最初的十万分之一,即SE要等于100dB. 吸支耗费是指电磁波脱过屏蔽罩时能量耗费的数量,吸支耗费估计式为AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t其中f:频次(MHz) μ:铜的导磁率σ:铜的导电率t:屏蔽罩薄度反射耗费(近场)的大小与决于电磁波爆收源的本量以及与波源的距离.对付于杆状大概曲线形收射天线而止,离波源越近波阻越下,而后随着与波源距离的减少而下落,然而仄里波阻则无变更(恒为377). 差异,如果波源是一个小型线圈,则此时将以磁场为主,离波源越近波阻越矮.波阻随着与波源距离的减少而减少,然而当距离超出波少的六分之一时,波阻不再变更,恒定正在377处.反射耗费随波阻与屏蔽阻抗的比率变更,果此它不然而与决于波的典型,而且与决于屏蔽罩与波源之间的距离.那种情况适用于小型戴屏蔽的设备. 近场反射耗费可按下式估计R(电)dB=321.8(20×lg r)(30×lg f)[10×lg(μ/σ)] R(磁)dB=14.6+(20×lg r)+(10×lg f)+[10×lg(μ/σ)]其中r:波源与屏蔽之间的距离. SE算式末尾一项是矫正果子B,其估计公式为B=20lg[exp(2t/σ)]此式仅适用于近磁场环境而且吸支耗费小于10dB的情况.由于屏蔽物吸功效用不下,其里里的再反射会使脱过屏蔽层另部分的能量减少,所以矫正果子是个背数,表示屏蔽效用的下落情况.EMI压制战术惟犹如金属战铁之类导磁率下的资料才搞正在极矮频次下达到较下屏蔽效用.那些资料的导磁率会随着频次减少而落矮,其余如果初初磁场较强也会使导磁率落矮,另有便是采与板滞要领将屏蔽罩做成确定形状共样会落矮导磁率.综上所述,采用用于屏蔽的下导磁性资料非常搀杂,常常要背EMI屏蔽资料供应商以及有关接洽机构觅供办理规划. 正在下频电场下,采与薄层金属动做中壳大概内衬资料可达到劣良的屏蔽效验,然而条件是屏蔽必须连绝,并将敏感部分真足覆挡住,不缺心大概漏洞(产死一个法推第笼).然而正在本量中要制制一个无交缝及缺心的屏蔽罩是不可能的,由于屏蔽罩要分成多个部分举止创制,果此便会有漏洞需要交合,其余常常还得正在屏蔽罩上挨孔以便拆置与插卡大概拆置组件的连线.安排屏蔽罩的艰易正在于制制历程中不可预防会爆收孔隙,而且设备运止历程中还会需要用到那些孔隙.制制、里板连线、透气心、中部监测窗心以及里板拆置组件等皆需要正在屏蔽罩上挨孔,从而大大落矮了屏蔽本能.纵然沟槽战漏洞不可预防,然而正在屏蔽安排中对付与电路处事频次波少有关的沟槽少度做小心思量是很有用处的. 任一频次电磁波的波少为: 波少(λ)=光速(C)/频次(Hz) 当漏洞少度为波少(停止频次)的一半时,RF波开初以20dB/10倍频(1/10停止频次)大概6dB/8倍频(1/2停止频次)的速率衰减.常常RF收射频次越下衰减越宽沉,果为它的波少越短.当波及到最下频次时,必须要思量大概会出现的所有谐波,不过本量上只需思量一次及二次谐波即可.一朝相识了屏蔽罩内RF辐射的频次及强度,便可估计出屏蔽罩的最大允许漏洞战沟槽.比圆如果需要对付1GHz(波少为300mm)的辐射衰减26dB,则150mm的漏洞将会开初爆收衰减,果此当存留小于150mm的漏洞时,1GHz辐射便会被衰减.所以对付1GHz频次去道,若需要衰减20dB,则漏洞应小于15 mm(150mm的1/10),需要衰减26dB时,漏洞应小于7.5 mm(15mm的1/2以上),需要衰减32dB 时,漏洞应小于 3.75 mm(7.5mm的1/2以上).可采与符合的导电衬垫使漏洞大小规定正在确定尺寸内,从而真止那种衰减效验. 定正在确定尺寸内,从而真止那种衰减效验.。

emi检测原理

emi检测原理

emi检测原理EMI检测原理EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰)是指电子设备之间或设备与其外部环境之间相互干扰的现象。

在现代社会中,电子设备的数量与种类不断增加,电磁波的频谱也越来越拥挤,因此对EMI进行检测和解决变得尤为重要。

EMI检测是指对电子设备产生的电磁辐射进行检测与分析,以确定其是否满足相关电磁兼容性的要求。

EMI检测的原理主要涉及电磁辐射和电磁感应两个方面。

电磁辐射是指电子设备在工作过程中产生的电磁波通过空气或其他传导介质传播到周围环境中。

这些电磁波包含了各种频率的信号,有些频率可能会对其他设备产生干扰。

因此,EMI检测需要对电磁辐射进行测量和分析,以确定其频谱特征和辐射强度是否符合相关标准。

电磁感应是指电子设备在工作过程中受到来自外部环境的电磁波的干扰。

这些电磁波可能来自其他设备、无线电台、电力线路等。

电子设备中的导线、电路板等元件会通过电磁感应产生电流和电压的变化,进而导致设备的故障或误操作。

因此,EMI检测需要对设备的电磁感应情况进行测试和分析,以确定其对外部电磁干扰的抵抗能力是否符合相关标准。

为了进行EMI检测,通常需要使用专业的测试设备和仪器。

其中,最常用的是频谱分析仪和电磁场探头。

频谱分析仪可以测量电磁辐射的频谱特征和辐射强度,通过显示屏和图表将结果直观地呈现给用户。

而电磁场探头可以测量设备对外部电磁干扰的敏感程度,一般通过指示灯或报警声来提示用户。

在进行EMI检测时,需要注意以下几点:1. 检测环境:EMI检测应该在无电磁干扰的环境中进行,以确保测试结果的准确性。

通常会选择专用的EMI测试室或电磁屏蔽箱进行测试。

2. 测试方法:根据不同的测试要求,可以采用辐射测量、传导测量、辐射与传导联合测量等方法进行EMI检测。

3. 测试标准:EMI检测需要参考相关的国家或行业标准,例如CISPR、FCC等标准,以确定测试参数和限值要求。

4. 问题分析:根据测试结果,如果发现设备存在EMI问题,需要进行问题分析和排查。

EMI测试原理

EMI测试原理

• 2.电磁骚扰传播途径 电磁干扰传播途径一般也分为两种:即传导耦合方式和辐射耦合 方式。 任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径(或传输通 道)。通常认为电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式;另一 种是辐射传输方式。因此从被干扰的敏感器来看,干扰耦合可分为传导 耦合和辐射耦合两大类。 传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接,干扰信 号沿着这个连接电路传递到敏感器,发生干扰现象。这个传输电路可包 括导线,设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电 感、电容和互感元件等。 辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播,干扰能量按电磁场的 规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种:1. 甲天线发射的电磁波 被乙天线意外接受,称为天线对天线耦合;2. 空间电磁场经导线感应而 耦合,称为场对线的耦合;3.两根平行导线之间的高频信号感应,称为 线对线的感应耦合。 在实际工程中,两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的 耦合。正因为多种途径的耦合同时存在,反复交叉耦合,共同产生干扰, 才使电磁干扰变得难以控制。 • 3、敏感设备 敏感设备是对干扰对象总称,它可以是一个很小的元件或一个电 路板组件,也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统。
印刷电路板、时钟电路、振荡器、数字电路和处理 器也会成为电路内部 EMI 源。对电流执行开关操作的一些 机电装置,在关键操作期间会产生 EMI。这些 EMI 信号不 一定会对其他电子设备产生负面影响。EMI 信号的频谱成 分和强度,决定了它是否会对敏感型电路产生意想不到的 影响。 您可以将某个数字信号的频谱成分简化为其频率和 升时间。时钟或者系统频率建立电路的时间基准,但其边 缘率形成干扰谐波。图 1 显示了一个 10 MHz 方波的频谱 成分。该 10 MHz 信号的边缘率为 10 ns。请注意,图 1 中 这些谐波的量级随频率降低。一般而言,这种信号的潜在 EMI 为: fMAX = 1/(πx tRISE) 方程式 1

开关电源产生电磁干扰(EMI)的原因

开关电源产生电磁干扰(EMI)的原因

功率开关器件的高额开关动作是导致开关电源产生电磁干扰(EMI)的主要原因。

开关频率的提高一方面减小了电源的体积和重量,另一方面也导致了更为严重的EMI问题。

开关电源工作时,其内部的电压和电流波形都是在非常短的时间内上升和下降的,因此,开关电源本身是一个噪声发生源。

开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。

使电源产生的干扰不至于对电子系统和电网造成危害的根本办法是削弱噪声发生源,或者切断电源噪声和电子系统、电网之间的耦合途径。

现在按噪声干扰源来分别说明:1、二极管的反向恢复时间引起的干扰交流输入电压经功率二极管整流桥变为正弦脉动电压,经电容平滑后变为直流,但电容电流的波形不是正弦波而是脉冲波。

由电流波形可知,电流中含有高次谐波。

大量电流谐波分量流入电网,造成对电网的谐波污染。

另外,由于电流是脉冲波,使电源输入功率因数降低。

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。

例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。

当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。

另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。

开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。

这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

EMI(电磁干扰)

EMI(电磁干扰)

Electromagnetic Interference(Electromagnetic Interference 简称EMI)电磁干扰(Electromagnetic Interference 简称EMI),是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象,有传导干扰和辐射干扰两种。

传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。

辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络,在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

所谓“干扰”,指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。

第一层意思如雷电使收音机产生杂音,摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花,拿起电话后听到无线电声音等,这些可以简称其为与“BC I”“TV I”“Tel I”,这些缩写中都有相同的“I”(干扰)(B C:广播)那么EMI标准和EMI检测是EMI的哪部分呢?理所当然是第二层含义,即干扰源,也包括受到干扰之前的电磁能量。

区别EMI与EMS和EMC的区别在哪里?EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译是“电磁敏感度”。

其意是指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。

为通俗易懂,我们将电子设备比喻为人,将电磁能量比做感冒病毒,敏感度就是是否易患感冒。

如果不易患感冒,说明免疫力强,也就是英语单词Immunity,即抗电磁干扰性强。

EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是“电磁兼容性”。

意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰,也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。

EMC这个术语有其非常广的含义。

如同盲人摸象,你摸到的与实际还有很大区别。

特别是与设计意图相反的电磁现象,都应看成是EMC问题。

电磁能量的检测、抗电磁干扰性试验、检测结果的统计处理、电磁能量辐射抑制技术、雷电和地磁等自然电磁现象、电场磁场对人体的影响、电场强度的国际标准、电磁能量的传输途径、相关标准及限制等均包含在EMC之内。

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在电子设备及电子产品中,电磁干扰(Electromagnetic Interference)能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。

为满足电磁兼容性要求,对传导性耦合需采用滤波技术,即采用EMI滤波器件加以抑制;对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。

在当前电磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下,其重要性就显得更为突出。

屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体,将电磁波局限于某一区域内的一种方法。

由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波,因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同,在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。

在设计中要达到所需的屏蔽性能,则需首先确定辐射源,明确频率范围,再根据各个频段的典型泄漏结构,确定控制要素,进而选择恰当的屏蔽材料,设计屏蔽壳体。

屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)来衡量,屏蔽效能的定义:没有屏蔽体时,从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强1(1)和加入屏蔽体后,辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强2(2)之比,用dB(分贝)表示。

图1 屏蔽效能定义示意图屏蔽效能表达式为(dB) 或(dB)工程中,实际的辐射干扰源大致分为两类:类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。

由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源的最基本形式,实际的辐射源在空间某点产生的场,均可由若干个基本源的场叠加而成(图2)。

因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析,就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性,从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。

图2 两类基本源在空间所产生的叠加场远近场的划分是根据两类基本源的场随1/r(场点至源点的距离)的变化而确定的,为远近场的分界点,两类源在远近场的场特征及传播特性均有所不同。

表1 两类源的场与传播特性场源类型近场()远场( )场特性传播特性场特性传播特性电偶极子非平面波以衰减平面波以衰减磁偶极子非平面波以衰减平面波以衰减波阻抗为空间某点电场强度与磁场强度之比,场源不同、远近场不同,则波阻抗也有所不同,表2与图3分别用图表给出了的波阻抗特性。

表2 两类源的波阻抗波阻抗(Ω)场源类型近场()远场()电偶极子120π120π120π磁偶极子120π能量密度包括电场分量能量密度和磁场分量能量密度,通过对由同一场源所产生的电场、磁场分量的能量密度进行比较,可以确定场源在不同区域内何种分量占主要成份,以便确定具体的屏蔽分类。

能量密度的表达式由下列公式给出:电场分量能量密度磁场分量能量密度场源总能量密度表3 两类源的能量密度能量密度比较场源类型近场()远场()电偶极子磁偶极子表3给出了两种场源在远、近场的能量密度。

从表中可以看出,两类源的近场有很大的区别,电偶极子的近场能量主要为电场分量,可忽略磁场分量;磁偶极子的近场能量主要为磁场分量,可忽略电场分量;两类源在远场时,电场、磁场分量均必须同时考虑。

屏蔽类型依据上述分析可以进行以下分类:表4 屏蔽分类场源类型近场()远场()电偶极子(非闭合载流导线)电屏蔽(包括静电屏蔽)电磁屏蔽磁偶极子(闭合载流导线)磁屏蔽(包括恒定磁场屏蔽)电磁屏蔽电屏蔽的实质是减小两个设备(或两个电路、组件、元件)间电场感应的影响。

电屏蔽的原理是在保证良好接地的条件下,将干扰源所产生的干扰终止于由良导体制成的屏蔽体。

因此,接地良好及选择良导体做为屏蔽体是电屏蔽能否起作用的两个关键因素。

磁屏蔽的原理是由屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路,从而对干扰磁场进行分流,因而选择钢、铁、坡莫合金等高磁导率的材料和设计盒、壳等封闭壳体成为磁屏蔽的两个关键因素。

电磁屏蔽的原理是由金属屏蔽体通过对电磁波的反射和吸收来屏蔽辐射干扰源的远区场,即同时屏蔽场源所产生的电场和磁场分量。

由于随着频率的增高,波长变得与屏蔽体上孔缝的尺寸相当,从而导致屏蔽体的孔缝泄漏成为电磁屏蔽最关键的控制要素。

屏蔽体的泄漏耦合结构与所需抑制的电磁波频率密切相关,三类屏蔽所涉及的频率范围及控制要素如表5所示:表5 泄漏耦合结构与控制要素屏蔽类型磁屏蔽电屏蔽电磁屏蔽频率范围10kHz~500kHz 1MHz~500MHz 500MHz~40GHz泄漏耦合结构屏蔽体壳体屏蔽体壳体及接地孔缝及接地控制要素合理选择壳体材料合理选择壳体材料,良好接地抑制孔缝泄漏,良好接地实际屏蔽体上同时存在多个泄漏耦合结构(n个),设机箱接缝、通风孔、屏蔽体壁板等各泄漏耦合结构的单独屏蔽效能(如只考虑接缝)为SEi(i=1,2,…,n),则屏蔽体总的屏蔽效能由上式可以看出,屏蔽体的屏蔽效能是由各个泄漏耦合结构中产生最大泄漏耦合的结构所决定的,即由屏蔽最薄弱的环节所决定的。

因此进行屏蔽设计时,明确不同频段的泄漏耦合结构,确定最大泄漏耦合要素是其首要的设计原则。

在三类屏蔽中,磁屏蔽和电磁屏蔽的难度较大。

尤其是电磁屏蔽设计中的孔缝泄漏抑制最为关键,成为屏蔽设计中应重点考虑的首要因素。

图4 典型机柜结构示意图根据孔耦合理论,决定孔缝泄漏量的因素主要有两个:孔缝面积和孔缝最大线度尺寸。

两者皆大,则泄漏最为严重;面积小而最大线度尺寸大则电磁泄漏仍然较大。

图4所示为一典型机柜示意图,上面的孔缝主要分为四类:●机箱(机柜)接缝该类缝虽然面积不大,但其最大线度尺寸即缝长却非常大,由于维修、开启等限制,致使该类缝成为电子设备中屏蔽难度最大的一类孔缝,采用导电衬垫等特殊屏蔽材料可以有效地抑制电磁泄漏。

该类孔缝屏蔽设计的关键在于:合理地选择导电衬垫材料并进行适当的变形控制。

●通风孔该类孔面积和最大线度尺寸较大,通风孔设计的关键在于通风部件的选择与装配结构的设计。

在满足通风性能的条件下,应尽可能选用屏效较高的屏蔽通风部件。

●观察孔与显示孔该类型孔面积和最大线度尺寸较大,其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择与装配结构的设计。

●连接器与机箱接缝这类缝的面积与最大线度尺寸均不大,但由于在高频时导致连接器与机箱的接触阻抗急剧增大,从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大,往往导致整个设备的辐射发射出现超标,为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。

综上所述,孔缝抑制的设计要点归纳为:●合理选择屏蔽材料;●合理设计安装互连结构。

电磁屏蔽电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一。

大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。

用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改。

1 选择屏蔽材料屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。

屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。

用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,这时屏蔽效能的定义公式为:SE = 20 lg ( E1/ E2 ) (dB)用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而无法确定应该使用什么材料做屏蔽体。

要确定使用什么材料制造屏蔽体,需要知道材料的屏蔽效能与材料的什么特性参数有关。

工程中实用的表征材料屏蔽效能的公式为:SE = A + R (dB)式中的A称为屏蔽材料的吸收损耗,是电磁波在屏蔽材料中传播时发生的,计算公式为:A=3.34t(fμrσr)(dB)t = 材料的厚度,μr = 材料的磁导率,σr = 材料的电导率,对于特定的材料,这些都是已知的。

f = 被屏蔽电磁波的频率。

式中的R称为屏蔽材料的反射损耗,是当电磁波入射到不同媒质的分界面时发生的,计算公式为:R=20lg(ZW/ZS)(dB)式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗。

电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比值:Zw = E / H。

在距离辐射源较近(<λ/2π,称为近场区)时,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等。

若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为低阻抗波,或磁场波。

若辐射源为高电压,小电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377,称为高阻抗波或电场波。

关于近场区内波阻抗的具体计算公式本文不予论述,以免冲淡主题,感兴趣的读者可以参考有关电磁场方面的参考书。

当距离辐射源较远(>λ/2π,称为远场区)时,波波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω。

屏蔽材料的阻抗计算方法为:|ZS|=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω)f=入射电磁波的频率(Hz),μr=相对磁导率,σr=相对电导率从上面几个公式,就可以计算出各种屏蔽材料的屏蔽效能了,为了方便设计,下面给出一些定性的结论。

●在近场区设计屏蔽时,要分别考虑电场波和磁场波的情况;●屏蔽电场波时,使用导电性好的材料,屏蔽磁场波时,使用导磁性好的材料;●同一种屏蔽材料,对于不同的电磁波,屏蔽效能使不同的,对电场波的屏蔽效能最高,对磁场波的屏蔽效能最低,也就是说,电场波最容易屏蔽,磁场波最难屏蔽;●一般情况下,材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高;●屏蔽电场波时,屏蔽体尽量靠近辐射源,屏蔽磁场源时,屏蔽体尽量远离磁场源;有一种情况需要特别注意,这就是1kHz以下的磁场波。

这种磁场波一般由大电流辐射源产生,例如,传输大电流的电力线,大功率的变压器等。

对于这种频率很低的磁场,只能采用高导磁率的材料进行屏蔽,常用的材料是含镍80%左右的坡莫合金。

2 孔洞和缝隙的电磁泄漏与对策一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。

但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽体,并没有这么高的屏蔽效能,甚至几乎没有屏蔽效能。

这是因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。

首先,需要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。

这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地,就能够有效地屏蔽静电场。

而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关,这是必须明确的。

电磁屏蔽的关键点有两个,一个是保证屏蔽体的导电连续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。

另一点是不能有穿过机箱的导体。

对于一个实际的机箱,这两点实现起来都非常困难。

首先,一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等。

屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝,同时不会影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性)。

其次,机箱上总是会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆。

这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝。

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