电磁兼容

数位电路干扰以外在磁场干扰为主， 应加隔离措施 数位电路以抑制邻近电路脉波与尖 波(Spikes)干扰为主 数位电路传送避免使用过长且未加 隔离之导线
I、EMC问题的必要性
• 随着信息时代的进步，涌现了一大批特别 复杂的电子信息系统。在有限的的空间和 阶段表现出四个主要特征： • 高度的信息化整合，高度的先进性能，高 度复杂的环境和模型，EMC在安全性上的 决定性功能。 • EMC系统问题已经成为系统内/系统间/以及 系统与环境融为一体的电磁干扰耦合的系 统工程问题。因此它成了决定现代大面积 复杂电子信息系统发展的一个关键的问题。
大多数的设备中都有类似天线的特性的零件 如电缆线、PCB 布线、内部配线、机械 结构等这些零件透过电路相耦合的 电场、磁场或电磁场而将能量转移。
内部干扰
信号通过地线、电源和传输导线的阻抗 互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰
设备或系统内部某些元件发热，影响元件 本身或其它元件的稳定性造成的干扰 大功率和高电压部件产生的磁场、电场 通过耦合影响其它部件造成的干扰
特异性1：
• EMC指标与其他的电器不同—该指标 具有统计资料的概率特征。 • 由于全机EMC是所有电子信息系统的 综合结果，无论它是全机EMI特征还是 EMS特征，他们都有概率统计特性。 因此，整机的EMC数据样本、样本数 据获得方法、样本数据的统计方法对 于分析全机EMC指标都是至关重要的。
特异性2：
三相入力电源在NFB 与变压器间装噪声 滤波器，此滤波器的输入线愈短愈好
电源线两端考虑采隔离接地，以免接地 回路形成共同阻抗耦合将噪声耦合至信号线
电源线与信号线尽量采用隔离或分开配线 电源变压器应加隔离，外壳须接地良好
单相AC 控制线建议采用绞线。
直流导线建议使用绞线来配线。 避免将电源与信号线接至同一接头。
发射
来自电缆线的幅射：干扰电流以共模形 式产生于在PCB 和设备内部其他位置形 成的对地噪声并沿着导体或者屏蔽电缆 的屏蔽层流动。
传导发射：干扰也可能从其他电缆以感 性或容性方式偶合到电缆线上。
产生的干扰可能以差模(在火线与中线 或在信号线之间)或共模(在火线/中线/ 信号线与接地间)或者以二者的混合形式出现。 共模发射则是由于更高频率的开关元件、内 部电路源或电缆的内部耦合引起的。 电路的分布电容分布广泛。若没有屏蔽物体 的话,取决于与其他物体接近的程度。由于 周围环境有较高的电容,部分屏蔽的机壳实际 上会使耦合更加严重恶化。
工作电源通过线路的分布电容和绝 缘电阻产生漏电造成的干扰
外部干扰
外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰 电子线路、设备或系统 外部大功率的设备在空间产生很强的磁场， 通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统 空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰 工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备 或系统内部元器件参数改变造成的干扰
特异性3：
• EMC测试与其他电器不同——通过检测外 部现象得到的故障诊断。 • 系统级EMC测试，是一种为实现整个工作 全面数据的全机测试。因此，飞机的EMC 问题的确定是通过外观现象决定内部问题。 系统级EMC测试中一个主要的工作是检测 因为系统互通与合格的子系统耦合引起的 新EMC问题。这种“诊断”测试驱动了全 机EMC测试的复杂性和重要性。
装置Varistor 使用隔离变压器
抑制方法
将电子零件及滤波器 适当的包装
受干扰的装置改用 另一电路 适当的电力分配
电路设 计方面
使用电源滤波器
配电 箱 设计 配电箱门须留接地用的端点，此 接 地面 必须防漆。
配电箱开孔做电缆线的出入口时，开孔应 尽可能的缩小，没有使用到的孔须用金属做 的盖子盖起来，金属与金属的接触面漆须 刮掉，且须用工业环境用的导电垫片。
大型复杂电子信息系统的 新型高层EMC设计方法
L/O/G/O
背景
• 从地球表面到人造卫星 活动的近几千米空间内 处处存在着电磁波，电 和磁无时无刻不在影响 着人们的生活及生产， 电磁能的广泛应用使工 业技术的发展日新月异。 电磁能在为人类创造巨大财富的同时，也 带来一定的危害，被称为电磁污染，研究 电磁污染是环境保护中的重要分支。
各型PCB 电路设计尽可能选用低噪声零 组件，且须考虑噪声变化与环境温度变 化之关系 陶铁磁体线圈(Ferritecore)适用于高频滤波， 但须注意经由此线圈负载功率损耗
稳压器须考虑抑制线路间共通阻抗耦合 (CommonImpedanceCoupling)EMI问题 振荡器本身输出越小越好，如须要较大输出， 宜由放大器放大 功率放大应予隔离以防止辐射性发射 电解质电容器适于清除高涟波(HighRipple) 及暂态电压(TransientVoltage)变化
配电箱采用金属制，如焊接技术没有问题(不 会变形)，采用接缝全焊方式，合面的空隙尽 可能缩小。若配电箱是用螺丝组立方式，须 把接触的面漆刮掉，以便取得较佳的导电性
数 位 信 号 避免使用未隔离遮蔽的导线来传送数 位信号，宜使用多股绞线外加隔离线 数位电路易受高能电场干扰，须使用 隔离线隔离，以能防止1∼10MHz频 段之高能电场200V/m 干扰为最佳隔 离选择
由工业电网供电的设备和由电网电 压通过电源变压器所产生的干扰
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公共阻抗耦合线路是干扰源与受 干扰设备共用电路阻抗所引起的。
公共阻抗 的耦合 公共导线也因两个电流环之间的互感而引起
或因两个电压节点之间的互容耦合而引起。
对于传导性的公共阻抗耦合的解决是将连接 线分离使系统各自独立避免形成公共阻抗。
电路设 计方面
交流电磁接触器线圈、电磁阀， 皆须联结火花消除器
电磁开关之热电驿输出侧须联结三相火花消除器 直流继电器线圈联结二极管，以供反相电压保护 火花消除器距离负载侧愈近愈好 把突波吸收器装于电路开关和噪声滤波器之间， 线与线间，线与接地之间，将能有效吸收突波
动力线的干扰有: 低压(或瞬间断电)超压及突波。 这些干扰通常来自于电力开关的动 作、重负 载的开与关之瞬间、功率半 导体动作、保险丝烧断时、 雷电感应 等
• EMC高层定量设计过程，如下图所示。
F1 EMC顶级定量设计过程
• 各种运行的电力设 备之间以电磁传导、 电磁感应和电磁辐 射三种方式彼此关 联并相互影响，在 一定的条件下会对 运行的设备和人员 造成干扰、影响和 危害。
20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科 以研究和解决这一问题为宗旨，主要是 研究和解决干扰的产生、传播、接收、 抑制机理及其相应的测量和计量技术，并 在此基础上根据技术经济最合理的原则， 对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措 施做出明确的规定，使处于同一电磁环境 的设备都兼容的，同时又不向该环境中的 任何实体引入不能允许的电磁扰动。
• EMC
易感性问题
干扰的形成
干扰源与 受干扰源
公共阻抗 的耦合
发射
干扰源与 受干扰源 无论何种情况下电磁相容的问题 出现总是存在两个互补的方面：
一个是干扰发射源和一个为此 干扰敏感的受干扰设备。 如果一个干扰源与受干扰设备都处 在同一设备中称为系统内部 的EMC 情况。
不同设备间所产生的干扰状况称为 系统间的EMC 情况。
• 然而，EMC问题，特别是系统级电磁兼容 问题具有的特点：复杂，隐蔽，设置很知 性，统计指标方面的评估等与具有电子信 息系统固有属性的电器的一般性能不同。 因此，复杂电子信息系统的高层EMC的设 计仍是一个很难的问题。特别是对于这种 高电磁兼容要求和“四大特征”更尖锐问题 的系统类型，如飞机，全机机器定量分析 技术的高层EMC设计是一种主要的技术问 题。
• EMC设计与其他电器不同—根据其要求必 须完成电器设计的功能。 • 传统的电气系统设计可以作为“正常信号设 计”。然而在本文中，EMC设计包括两个设 计过程——“正常信号设计过程”和“正常信 号和意外的输入信号的设计过程”。意外信 号特别地指示出是来自飞机上安装的飞机 无线电台的信号，是飞机与电磁环境空气 中的机载无线电信号引起的干扰信号总和。
• 该文，在飞机的背景下，研究和提出了一项 具有定量地分析技术的顶级EMC设计。提出 的全机定量分析技术的顶级EMC设计和全程量 化控制流，提出给予灰色理论“数字飞机全机 EMC”的概念和板上电子系统的“EMC行为仿 真 模型”概念，提出建立全机安装设备“场路耦 合 互分析方法”的电磁干扰联合矩阵。
EMC（Electromagnetic Compatibility）
• 系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同 为机器本身在执行应有 功能的过程中所产生不 时不对其他系统和设备造成干扰。
利于其它系统的电磁噪声 减少意外电磁能量 EMI(电磁干扰)： 的产生和抑制这种能 量向外部环境传播 指机器在执行应有 发射问题 功能的过程中不受 周围电磁环境影响 的能力 EMS(电磁耐受性)： 在电磁干扰存在的 情况下如何正常 运转电子/电气设备
• 以往人们把无线电通讯装置受到的干扰，称为 电磁干扰，表明装置受到外部干扰侵入的危害， 其实它本身也对外部其他装置造成危害， 即成为干扰源 。 因此必须同时研 究装置的干扰和 被干扰，对装置 内部的组织和装 置之间要注意其 相容性。
• 随着科学技术的发展，日益广泛采用的微电子技术 和电气化的逐步实现，形成了复杂的电磁环境。不 断研究和解决电磁环境中设备之间以及系统间相互 关系的问题，促进了电磁兼容技术的迅速发展。
另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干 扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性
EMC的对策
电源及大电流导线紧贴电气箱之底部， 并沿着边角布线。
电源 方面
开关式电源供应器加装隔离罩以防辐射性 发射干扰，滤波器选用器选用π型或T 型 可抑制宽波段噪声，陶铁磁体材质可抑制射频噪声
信号线 方面
应将Cable剩余不用之线单端接地， 以避免形成感应回路。 信号输入线与输出线应避免排在一 起造成干扰。 接近电源线附近的信号线考虑采 用撚合(Twist)。
特异性4：
• 系统级EMC测试与子系统测试不同——属 于大型测试系统。 • 从系统的规模来看，EMC问题可以分为设 备级、板级、装备级、子系统级、系统级、 系统集成级（多系统设置）等。系统级 EMC测试，在指标和方法上，与设备级、 板级、装备级和子系统级有本质区别。
III、EMC高层定量设计过程
• 这种方法已经成功地应用到三种解决全机 EMC预测、顶级EMC指标建立、系统拆分 的EMC指标、全机EMC性能的定量评估 ， 全机EMC改革问题的飞机中。实践检验 表明，全机具有好的电磁兼容性，没有出 现重大的EMC问题以及飞机的设计和改革 具有一次性成功。
II、全机EMC问题的特点和困难
• EMC是一种电子信息系统的固有属性，但 是因为它的隐蔽性，使得EMC指标，EMC 模型，EMC设计，EMC研究，EMC评估和 EMC测试具有其特殊性。
不同类别的信号线避免混杂接在一个连接 头上，宜按类别分类并加地线隔离。 输入信号线与输出线尽量避免同在一个接头 上，如不能避免时应将输入与输出信号错开。
敏感性较高之低准位信号线，除采用绞线外 可加隔离遮蔽。
Байду номын сангаас
类比 信号 方面 高频的类比信号及脉波信号线建议 采用隔离线。 高频类比信号线采用同轴式隔离线，低频之类 比信号线采用绞线，必要时可外加隔离遮蔽， 绝不可使用同轴隔离线。
对于电源部埠需要测量每一个相线/中线 与在电源电缆远端地之间的电压。 差模发射通常与来自电源的低 频开关噪声联系在一起。 来自PCB 的发射：在大多数设备中主要的电流源 是流入PCB 板上的电路中这些能量借由PCB 板 所模拟成的天线而将干扰辐射出去。
EMC的要求
一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境 产生的电磁干扰不能超过一定的限值
类比信号线与数位排线必须相互垂 直。 类比电路干扰以波形失真为主，抑制方法 主要在滤波器选用的特性，例如；带宽、 频率响应值。 连接头安装位置须清洁处理，接头及金属面 的接触电阻须小于2.5mΩ。
电路设 计方面
具干扰性的回路，如时脉、驱动器、 交换式电源的ON 和OFF、振荡器式 控制信号，应加隔离遮蔽