开关电源的电磁兼容技术简介

下图是表示产品投资效益的曲线，可以看出：电磁兼 容问题解决得越早，投资效益越高。如果在产品的立项、 设计阶段就解决了电磁兼容技术，电磁兼容措施的有效性 最高，产品的成本最低。如果产品已经成批的制造出来了， 才发现不符合国家的电磁兼容标准，在采取补救措施，产 品的成本就会大大提高。
电磁兼容性标准和规范
近年来，电磁兼容设计技术 技术的重要性日 技术 益增加，这有两个方面的原因：第一，电子 设备日益复杂，特别是模拟电路和数字电路 混合的情况越来越多、电路的工作频率越来 越高，这导致了电路之间的干扰更加严重， 设计人员如果不了解有关的设计技术，会导 致产品开发周期过长，甚至开发失败。
第二，为了保证电子设备稳定可靠的工作， 减小电磁污染，越来越多的国家开始强制执 行电磁兼容标准，特别是在美国和欧洲国家， 电磁兼容指标已经成为法制性的指标，是电 子产品厂商必须通过的指标之一，设计人员 如果在设计中不考虑有关的问题，产品最终 将不能通过电磁兼容试验，无法走上市场。
电磁能的广泛应用一方面推动了社会的进 步，丰富了人类的物质文化生活,同时也使空 间各种频率的电磁辐射越来越强，对人类造 成了危害： ①、干扰广播、电视、通信信号的接收； ②、干扰电子仪器、设备的正常工作，可 能造成 信息失误、控制失灵等事故； ③、可能引燃一些易燃易爆物质，引起爆 炸和火灾； ④、较强的电磁辐射对人体的健康有很大 的影响。
电磁兼容学是一门新兴的跨学科 的综合性应 用学科。 用学科。
其研究的热点内容主要有： 其研究的热点内容主要有：
◆ 电磁干扰源的特性及其传输特性 ◆ 电磁干扰的危害效应 ◆ 电磁干扰的抑制技术 ◆ 电磁频谱的利用和管理 ◆ 电磁兼容性标准与规则 ◆ 电磁兼容性的测量与试验技术 ◆ 电磁泄漏与静电放电等
3、按信号的功能分类 功能性干扰：设备正常工作时产生 的信号对其它设备的干扰。 非功能性干扰：无用的电磁泄漏产 生的干扰。 4、按场的性质分类：电场干扰，磁场干 扰
5、按干扰的特性分类 频率：射频干扰（低频、高频、微波） 工频干扰（50Hz） 静态场干扰（静电场、恒定磁场）。 波形：连续波干扰、脉冲波干扰。 带宽：宽带干扰、窄带干扰。 周期性：有规则干扰：周期性干扰信号 非周期性干扰信号 随机干对此类干扰敏感的仪器设备（被干扰体）。 ③、干扰信号耦合的通道（传播途径：传导、辐 射）。
㈣、系统内部的干扰与系统之间的干扰
①、系统内部的干扰：系统内一部分电路对另一 部分电 路的干扰。 例1 汽车内发动机点火系统对车内通信系 统的干扰。 例2 电路板上振荡电路对其它单元电路的 干扰。 ②、系统之间的干扰：一个系统对另一个系统的 干扰。 例1 计算机对收音机的干扰。 例2 高压输电线路对通信线路的干扰。
例：共用天线系统的电磁兼容。 ⑴、系统简介 ：一组天线（各频道)，宽带放大器，变频器（ 可以 把一个频道的电视信号转换到另一个频道），同轴传输线，多终端 接收机（电视机、调频广播接收机)。
⑵、外部电磁兼容问题 ①、外部电磁噪声的干扰，例如房间中家用电器 的电磁干扰（辐射、通过电源线传导）。 ②、系统内各设备的电磁噪声对外部设备的干扰 （辐射，通 过电源线传导）。 ⑶、内部电磁兼容问题 最突出的是变频器和各接收机本振产生的电 磁干扰（基波、各次谐波，辐射，通过电源线传 导）。
③、系统法：先对系统或设备的设计方案进行电 磁兼容性分析和预测，并贯穿于设计、试制和制 造的全过程，不断的解决可能出现的电磁干扰问 题，具体可分为三个步骤: a、系统的电磁干扰分析和预测; b、系统的电磁干扰性设计 c、系统的电磁干扰测试。 系统法是一种科学的方法，成本最低。目前 国内外已经出现了一些比较成熟的电磁兼容分析、 预测软件包。
⑴、什么叫EMC认证 产品的EMC认证是依据产品的电磁兼容标准和相应 的技术要求，经过认证机构测试确认，并通过颁发认证 证书和认证标志来证明某一产品符合相应标准和相应技 术的要求。 在我国EMC认证已纳入3C认证范围(中国强制认证， 英文名称为“China Compulsory Certification”，英文 缩写为“CCC”，也可简称为“3C”)，国家对有强制性电 磁兼容国家标准或强制性电磁兼容行业标准以及标准中 有电磁兼容强制条款的产品实行安全认证制度，对这些 实施电磁兼容安全认证的产品在进入流通领域实施强制 性监督管理（没有进行电磁兼容安全认证就不能进入流 通领域)。
②、抗扰度允许值：导致设备或系统性能下降的干扰信 号的幅值（可以是电压、电流、电场强度、磁场强度、 功率密度……）。 例如：在国标GB／T13838－92中声音和电视广播接收 机的音频功能辐射抗扰度允许值： 0.15～150MHz，125dB（μV／m）。 电视广播接收机的接收功能辐射抗扰度允许值： 48.5～92MHz， 109dB（μV／m）， 92～150MHz， 125dB（μV／m）。 3、电磁干扰安全系数定义， 抗扰度允许值 ，也可用dB表示。
电磁兼容研究涉及的领域
电磁兼容性学科研究的对象不仅限于各 种电子、电气设备，而且包括各种电磁环境 (自然电磁干扰、核电磁脉冲、静电放电、人 为电磁辐射等）对人体的生态效应，信息处 理设备因电磁泄漏造成的泄密等等。 电磁兼容性涉及的领域十分广泛，通信、 广播电视、科学仪器、信息设备、航空、航 天、机车、舰船、电力、军工、医疗设备、 计算机、家用电器等领域中都存在电磁干扰 和电磁兼容性问题。
2、电磁干扰耦合模型 C：电容耦合， L：电感耦合， Z：共阻抗耦合， NC：近场耦合， FR：远场辐射。
电磁敏感性（抗扰性）
1、定义 ①、 电磁敏感性：电子设备或系统对电磁干扰的 响应特性，电磁敏感性越高，抗干 扰能力越低。 传导敏感性：对传导干扰……， 辐射敏感性：对辐射干扰……。 ②、电磁抗扰性：设备或系统抵制电磁干扰的能力。 2、敏感频率和抗扰度允许值 ①、敏感频率：在该频率上，设备对电磁干扰的响应比 较敏感。
⑵、标准和规范的内容 ①、规定名词术语； ②、规定电磁发射和敏感度的极限值； ③、规定统一的测量方法； ④、规定电磁兼容性控制方法或设计规范； ⑶、影响比较大的国外标准 例如：美国FCC(联邦通信委员会)标准; 美国军用电磁兼容标准; 欧洲EMC标准。
电磁兼容的实施
⑴、组织措施：频谱的分配和管理。 ⑵、技术措施：对三种常用的方法的评述。 ①、问题解决法：先进行系统的设计和制造，出现了电 磁干扰问题再逐个解决，这样需要修改设备的电路 或结构，抑制干扰措施的有效性低，成本高。 ②、规范法:按电磁兼容性的标准和规范进行系统或设备 的设计和制造。可在一定程度上预防电磁干扰问题 的出现，但是由于标准和规范不是针对某一具体的 系统或设备制定的，所要解决的问题不一定存在， 存在的问题不一定能解决，成本也比较高。
㈤、干扰信号的传播 1、干扰信号，由干扰源发生，经过一定 的传播途径到达接收机，造成干扰。
公共地阻抗耦合 电阻性耦合 公共电源内阻耦合 传导耦合 电容性耦合 电感性耦合 干扰信号 导线对导线 辐射耦合 天线对天线 场对导线
电磁干扰概述
㈠、定义
任何可能引起装置、设备或系统性 能降 低的电磁现象。（国标GB/T4365-1995）
电子系统受到外部电磁干扰
雷电 电力线 天体电磁辐射 电台 电视台
移动通信设备 交流供电电路 电动机
电子设备的干扰对其它电路系统的影响
传导噪声
电子系统内部不同电路单元之间 相互影响的几种形式
我国电磁兼容技术起步很晚，无论是理 论、技术水平，还是配套产品（屏蔽材料、 干扰滤波器等）制造，都与发达国家相差甚 远。而与此形成强烈反差的是，在我们加入 WTO WTO以后，我们面对的是公平的国际竞争， 各国之间唯一的贸易壁垒就是技术壁垒。而 电磁兼容指标往往又是众多技术壁垒中最难 突破的一道。因此，怎样使设计人员在较短 的时间内，掌握电磁兼容设计技术，能够充 满信心地面对挑战是我们努力实现的目标。
②、非热效应 S＜1mW/cm2（E＜61.4 V/m），长时间照射也不 会引起体温明显的升高，但会出现烦躁、头晕、疲劳、 失眠、记忆力减退、脱发、白血球升高、植物神经功能 紊乱、脑电图和心电图的变化等症状。这些一般称为电 磁辐射的非热效应，这些症状在脱离辐射源后一般是可 以逐渐恢复的。 ③、三致作用（致癌、致畸、致突变作用） 这是电磁辐射的远期效应，在国内外已经引起了重 视，但尚无一致的意见。一些研究者的实验表明：长时 间的电磁辐射可能诱发癌症，也可能引起染色体的畸变， 具有致畸、致突变作用。
电场耦合 磁场耦合 公共阻抗
㈡、电磁干扰的分类
1、按传播途径分类 传导干扰：通过电路耦合的 干扰。（例如导线传输、电容耦 合、电感耦合。） 辐射干扰：通过空间传输的 干扰。
2、按干扰的来源分类 ⑴、自然干扰 ①、雷电：干扰信号的频率： 10～100kHz。 ②、宇宙干扰：来自太阳和其他星系的电磁噪声, 干扰信号的频率： 几十M～几十GHz 例如太阳黑子活动造成的无线电干扰，可造 成通信中断。 ⑵ 、人为干扰
开关电源的电磁兼容技术简介
三个方面的内容： 电磁干扰概念 1.电磁干扰概念 2.电磁兼容技术基础 3.开关电源电磁兼容概念
电磁辐射的危害
随着科学技术的发展，越来越多的电子、电 气设备进入了我们生活和生产的各个领域……， 这些设备在正常运行的同时也向外辐射电磁能量， 可能对其他设备产生不良的影响，甚至造成严重 的危害，这就是电磁干扰。据统计，全世界空间 电磁能量平均每年增长7－14％。在有限的空间 和有限的频率资源条件下，由于各种电子，电气 设备的数量与日俱增，使用的密集程度越来越大， 电磁干扰的严重性就越来越突出。
m= 现有最大干扰值
4、电磁兼容的条件： ①、干扰源产生的电磁干扰满足规定的限 值； ③、敏感设备具有规定的抗干扰能力。
电磁兼容技术概念
电磁兼容技术 技术是解决电磁干扰相 技术 关问题的一门技术 技术。电磁兼容设计的 技术 目的是解决电路之间的相互干扰，防 止电子设备产生过强的电磁发射，防 止电子设备对外界干扰过度敏感。