EMI设计简介
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三.EMI之产生,解决方案及国际标准. 1.EMI产生 (1)自然界所产生的电磁干扰: a.电?磁场(low-frequency electric and magnetic field) b.雷击(lightning) c.高频电磁波（high-frequency electromagnetic field）
EMI知识简介
3.噪声干扰的对策: (1)接地(Grounding) (2)屏蔽(Shielding) (3)滤波(Filtering)
(4)平衡(Balancing)
(5)隔离(Isolation) (6)分离与取向(Separation and Orientation) (7)电路阻抗控制(Circuit impedance level control) (8)配线设计(Cable design) (9)速度与频宽控制(Speed and band width control)
(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射性电
磁干扰(Radiated EMI)两种. 电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音效 (Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise) a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电磁干扰主要是以传导方式在电子 设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度. b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设
EMI知识简介
(2)人为设备所产生干扰 ａ.射频发射机(radio transmitter)
b.数字讯号处理与传输(digital signal processing and transmission)
c.电热应用(electro-heat application) d.电力设备及输电(power conditioning and transmission) Ⅰ.低频导电性(low frequency conducted)干扰 (谐波?电压变动?电压瞬降?不平衡?载波讯号?其它低频) Ⅱ.高频辐射性(high frequency radiated)干扰 Ⅲ.高频导电性(high frequency conducted)干扰
频域(frequency domain) 转换
EMI知识简介
傅立葉轉換
EMI知识简介
(2)滤波的频宽 一个滤波器的滤波频宽要能涵盖共所要滤除的频带,理论上,一个低通滤波器在 其截止频率fc以上之频率,均可视为有效的滤波频宽. 实际上,一个滤波器的频宽设计,常因滤波组件L.C受到f的影响而缩短其有效频
四.传导性EMI和辐射性EMI 如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐射
(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射性电
磁干扰(Radiated EMI)两种. 电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音效 (Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise) a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电磁干扰主要是以传导方式在电子 设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度. b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设
EMI知识简介
(1)噪声类型 噪声来源:内部噪声,外部噪声,内外噪声兼有 共模噪声(common mode noise) 噪声类型
差模噪声(differential mode noise)
滤波器设计是以频域(frequercy domain)作考虑,
因此,要: 时域(time domain)
傅立叶
CS 对传导的免疫 Conducted susceptibility
RS 对辐射的免疫 Radiated susceptibility
EMI知识简介
无论是传导性EMI (Conducted EMI)还是辐射性EMI(Radiated EMI)均有差 模
(differential mode noise)和共模(common mode noise)之分.
备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.
无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模(或共态)噪音(common mode noise)和差模(或常模?常态)(differention mode noise或normal mode noise)两种. 通常共模噪音比差模噪音更难控制.
EMI知识简介
宽,如下图所示:
(a)
(b)
(c)
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图(a)为L.C在低频(约1MHz以下)时之等效电路,与理想电路同; 图(b)为中频(约1~10MHz左右)时之等效电路,其滤波件的线感量与杂散电容已 不可忽略,而使滤波的特性如同带止滤波; 图(c)为高频(约10MHz以上)时之等效电路,其滤波组件之主要特性将由线感量
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2.EMI的表现形态:
(1)由电源电路进入的噪声干扰
(2)由讯号线的噪声干扰 (3)由静电感应引起的噪声干扰
(4)电磁感应引起的噪声干扰
(5)由电磁波引起的噪声干扰 (6)由电路间共同阻抗引起的噪声干扰 (7)由反射引起的噪声干扰 (8)由接地或屏蔽不当引起的噪声干扰 (9)由配线不良引起的噪声干扰 (10)由接地不良引起的噪声干扰
常用插入损失量来评估滤波器的特性 对于一个低通滤波器言,若一讯号频率高过滤波之截止频率fc时,则对每一个滤 波组件,将成20log的衰减. 下图为各种常见滤波器之电路图与插入损失. 单元件低通滤波器
IL(dB)=20logπf
IL(dB)=20log πf R
20dB/decade
20dB/decade
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衰减量定义:线路中加入滤波器 后其两端电压或电流的比值. E2 E1 插(加)入损失量(insertion loss): 线路加入滤波器后,与未加入前之电压 或电流比值. (dB)
A= 20log
IL=20log
E2
(dB)
E1
濾 波 器
衰減量定義圖
濾 波 器
插(加)入損失量定義圖
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4.有关EMI的国际标准 (1) FCC: U.S. Federal Communication Commission 美国联邦通信委员会 Docket 20780 (2) VDE Conduction Emission Limits
(3) MIL
(4) IEC
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Table 1 FCC Class A Radiated Emission Limits Frequency (MHz) (m) 30-88 88-216 216-1000 Measuring Distance (uV/m) 30 30 30 Field Strength 30 50 70
Table 2 FCC Class B Radiated Emission Limits
Frequency (MHz) (m)
30-88 88-216 216-1000
Measuring Distance (uV/m)
3 3 3
Field Strength
100 150 200
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四.传导性EMI和辐射性EMI 如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐射
(低电压系统的尖波?高电压变电所的突波电压
Ⅳ.高频辐射性(high frequency radiated)干扰 e.开关时的瞬时(switching transient) f.静电放电(electrostatic discharge,ESD) g.核爆电磁脉波(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)
与杂散电容所决定,使低通滤波器的特性,如同高通滤波.
通常一个滤波组件其截止频率fc之选定,为其所要滤除的频带之最低频率的 1/5以下,且其频带宽不得超过100fc,其次还要考虑衰减量(Atlenuation),组件
特性及成本.
(3)衰减量的考虑. 一个滤波器之减量,应为使通过滤波器滤波后之噪声强度,不致于使滤波器所 有保护的线路发生误动作或有超额定汇围的现象.
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EMI
EMS
图1 EMI和EMS示示意图
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3.EMC定义:
EMC是Electro-Magnetic Compatibility 的缩写,译为电磁兼容,是指某一装
置或系统和其它装置和系统同时运作时,互相间不会国为EMI问题而使功能受到影 响,即可称”兼容”. 三者关系:异常电源对电力电子设备会发生干扰,同时电力电子设备亦会产生干 扰波影响其它用电设备,故对所有的干扰源必须具备如图2所示的兼容观念.
π
π
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基本L-C低通滤波器
"L"section
"π"section
"T"section
40dB/decade
Leabharlann Baidu
60dB/decade
60dB/decade
π
π
π
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(4)线路匹配的考虑 一个滤波器的设计,若不对线路匹配作考虑,则不仅滤波效果会受影响,亦可能带 来萁他干扰. 对一个低通滤波器而言,其线路的考虑与滤波作用的衰减量,如下图所示. 下图为定K型低通滤波器不同情形及衰减量计算.
一).辐射噪音之抑制方法. 辐射性EMI产生如右图: 抑制辐射噪音的主要方法有屏蔽
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二)传导性EMI(或噪音) 如前所述,传导性噪音亦分 为共模和差模两种. 共模噪音是讯号或其回路
与大地间之噪声,其传导方式
如图(a).
差模噪音是讯号线与其回路之
间的噪声,其传导方式如图(b)
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抑制传导性噪音的方法是滤波(filter) 1.滤波定义: 滤波作用是利用不同频率的讯号,对于电容或电感组件会产生不同阻抗(即较高频 率的讯号,其感抗较大而容抗较小,而较低频率的讯号,其感抗较小,容抗较大)而造成
不同频率讯号,对于电容或电感之衰减量不同,故使所需讯号与噪声之S/N比值提高,
而达到噪声干扰(噪音)防制的效果. 2.滤波器之分类. 通讯或波的滤波设计 (1)两种滤波类型 电源滤波设计 用于系统间噪音的抑制 用在系统内部噪音的抑制
备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.
无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模(或共态)噪音(common mode noise)和差模(或常模?常态)(differention mode noise或normal mode noise)两种. 通常共模噪音比差模噪音更难控制.
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高通滤波(high pass filtering)
低通滤波(low pass filtering) (2)四种滤波方式 带通滤波(band pass filtering)
带止滤波(band rejection filtering) AC滤波 (3)两种滤波场合 DC滤波
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一.EMI.EMC.EMS的定义及相互关系
1.EMI定义:
EMI是Electro-Magnetic Intererence的缩写,译为电磁干扰,是指某一装置 或系统在执行其应具有的功能的过程中,如出现有不利于对其他电子设备或系统 运作功能的讯号,而此讯号是不需要的,且是没意义的,则称此讯号为”EMI”,此讯 号可能来自外界,亦可能来自设备或系统本身.参见图1. 2.EMS定义: EMS是Electro-Magnetic Susceptibility的缩写,译为电磁免疫,是指某一装 置或系统在执行应具有功用的过程中不受周围电,磁环境影响的能力.参见图1
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EMI
应注意
EMS 应能够
不產生電磁雜訊妨 礙其他電子設備
不受其他電子設備 所產生的電磁影響
就是EMC的觀念
图2.EMC的观念
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二.EMI/EMS之分类: EMC
EMI
EMS
CE 传导性干扰 Conducted emission
RE 辐射性干扰 Radiated emission
由于一般之电源噪声对于电源工作频(如AC60Hz)而言,均原于高频噪声,故我们 将主要讨论低通电源波器. 3.低通电源滤波器之设计 低通电源滤波器是排除系统间导线之噪声干扰的有效办法,其设计考虑重点为:
(1)噪声(噪音)类型
(3)衰减量 (5)滤波组件 (7)接触阻抗
(2)滤波频带
(4)线路匹配 (6)额定电压与额定电流
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3.噪声干扰的对策: (1)接地(Grounding) (2)屏蔽(Shielding) (3)滤波(Filtering)
(4)平衡(Balancing)
(5)隔离(Isolation) (6)分离与取向(Separation and Orientation) (7)电路阻抗控制(Circuit impedance level control) (8)配线设计(Cable design) (9)速度与频宽控制(Speed and band width control)
(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射性电
磁干扰(Radiated EMI)两种. 电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音效 (Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise) a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电磁干扰主要是以传导方式在电子 设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度. b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设
EMI知识简介
(2)人为设备所产生干扰 ａ.射频发射机(radio transmitter)
b.数字讯号处理与传输(digital signal processing and transmission)
c.电热应用(electro-heat application) d.电力设备及输电(power conditioning and transmission) Ⅰ.低频导电性(low frequency conducted)干扰 (谐波?电压变动?电压瞬降?不平衡?载波讯号?其它低频) Ⅱ.高频辐射性(high frequency radiated)干扰 Ⅲ.高频导电性(high frequency conducted)干扰
频域(frequency domain) 转换
EMI知识简介
傅立葉轉換
EMI知识简介
(2)滤波的频宽 一个滤波器的滤波频宽要能涵盖共所要滤除的频带,理论上,一个低通滤波器在 其截止频率fc以上之频率,均可视为有效的滤波频宽. 实际上,一个滤波器的频宽设计,常因滤波组件L.C受到f的影响而缩短其有效频
四.传导性EMI和辐射性EMI 如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐射
(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射性电
磁干扰(Radiated EMI)两种. 电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音效 (Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise) a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电磁干扰主要是以传导方式在电子 设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度. b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设
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(1)噪声类型 噪声来源:内部噪声,外部噪声,内外噪声兼有 共模噪声(common mode noise) 噪声类型
差模噪声(differential mode noise)
滤波器设计是以频域(frequercy domain)作考虑,
因此,要: 时域(time domain)
傅立叶
CS 对传导的免疫 Conducted susceptibility
RS 对辐射的免疫 Radiated susceptibility
EMI知识简介
无论是传导性EMI (Conducted EMI)还是辐射性EMI(Radiated EMI)均有差 模
(differential mode noise)和共模(common mode noise)之分.
备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.
无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模(或共态)噪音(common mode noise)和差模(或常模?常态)(differention mode noise或normal mode noise)两种. 通常共模噪音比差模噪音更难控制.
EMI知识简介
宽,如下图所示:
(a)
(b)
(c)
EMI知识简介
图(a)为L.C在低频(约1MHz以下)时之等效电路,与理想电路同; 图(b)为中频(约1~10MHz左右)时之等效电路,其滤波件的线感量与杂散电容已 不可忽略,而使滤波的特性如同带止滤波; 图(c)为高频(约10MHz以上)时之等效电路,其滤波组件之主要特性将由线感量
EMI知识简介
2.EMI的表现形态:
(1)由电源电路进入的噪声干扰
(2)由讯号线的噪声干扰 (3)由静电感应引起的噪声干扰
(4)电磁感应引起的噪声干扰
(5)由电磁波引起的噪声干扰 (6)由电路间共同阻抗引起的噪声干扰 (7)由反射引起的噪声干扰 (8)由接地或屏蔽不当引起的噪声干扰 (9)由配线不良引起的噪声干扰 (10)由接地不良引起的噪声干扰
常用插入损失量来评估滤波器的特性 对于一个低通滤波器言,若一讯号频率高过滤波之截止频率fc时,则对每一个滤 波组件,将成20log的衰减. 下图为各种常见滤波器之电路图与插入损失. 单元件低通滤波器
IL(dB)=20logπf
IL(dB)=20log πf R
20dB/decade
20dB/decade
EMI知识简介
衰减量定义:线路中加入滤波器 后其两端电压或电流的比值. E2 E1 插(加)入损失量(insertion loss): 线路加入滤波器后,与未加入前之电压 或电流比值. (dB)
A= 20log
IL=20log
E2
(dB)
E1
濾 波 器
衰減量定義圖
濾 波 器
插(加)入損失量定義圖
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4.有关EMI的国际标准 (1) FCC: U.S. Federal Communication Commission 美国联邦通信委员会 Docket 20780 (2) VDE Conduction Emission Limits
(3) MIL
(4) IEC
EMI知识简介
Table 1 FCC Class A Radiated Emission Limits Frequency (MHz) (m) 30-88 88-216 216-1000 Measuring Distance (uV/m) 30 30 30 Field Strength 30 50 70
Table 2 FCC Class B Radiated Emission Limits
Frequency (MHz) (m)
30-88 88-216 216-1000
Measuring Distance (uV/m)
3 3 3
Field Strength
100 150 200
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四.传导性EMI和辐射性EMI 如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐射
(低电压系统的尖波?高电压变电所的突波电压
Ⅳ.高频辐射性(high frequency radiated)干扰 e.开关时的瞬时(switching transient) f.静电放电(electrostatic discharge,ESD) g.核爆电磁脉波(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)
与杂散电容所决定,使低通滤波器的特性,如同高通滤波.
通常一个滤波组件其截止频率fc之选定,为其所要滤除的频带之最低频率的 1/5以下,且其频带宽不得超过100fc,其次还要考虑衰减量(Atlenuation),组件
特性及成本.
(3)衰减量的考虑. 一个滤波器之减量,应为使通过滤波器滤波后之噪声强度,不致于使滤波器所 有保护的线路发生误动作或有超额定汇围的现象.
EMI知识简介
EMI
EMS
图1 EMI和EMS示示意图
EMI知识简介
3.EMC定义:
EMC是Electro-Magnetic Compatibility 的缩写,译为电磁兼容,是指某一装
置或系统和其它装置和系统同时运作时,互相间不会国为EMI问题而使功能受到影 响,即可称”兼容”. 三者关系:异常电源对电力电子设备会发生干扰,同时电力电子设备亦会产生干 扰波影响其它用电设备,故对所有的干扰源必须具备如图2所示的兼容观念.
π
π
EMI知识简介
基本L-C低通滤波器
"L"section
"π"section
"T"section
40dB/decade
Leabharlann Baidu
60dB/decade
60dB/decade
π
π
π
EMI知识简介
(4)线路匹配的考虑 一个滤波器的设计,若不对线路匹配作考虑,则不仅滤波效果会受影响,亦可能带 来萁他干扰. 对一个低通滤波器而言,其线路的考虑与滤波作用的衰减量,如下图所示. 下图为定K型低通滤波器不同情形及衰减量计算.
一).辐射噪音之抑制方法. 辐射性EMI产生如右图: 抑制辐射噪音的主要方法有屏蔽
EMI知识简介
二)传导性EMI(或噪音) 如前所述,传导性噪音亦分 为共模和差模两种. 共模噪音是讯号或其回路
与大地间之噪声,其传导方式
如图(a).
差模噪音是讯号线与其回路之
间的噪声,其传导方式如图(b)
EMI知识简介
抑制传导性噪音的方法是滤波(filter) 1.滤波定义: 滤波作用是利用不同频率的讯号,对于电容或电感组件会产生不同阻抗(即较高频 率的讯号,其感抗较大而容抗较小,而较低频率的讯号,其感抗较小,容抗较大)而造成
不同频率讯号,对于电容或电感之衰减量不同,故使所需讯号与噪声之S/N比值提高,
而达到噪声干扰(噪音)防制的效果. 2.滤波器之分类. 通讯或波的滤波设计 (1)两种滤波类型 电源滤波设计 用于系统间噪音的抑制 用在系统内部噪音的抑制
备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.
无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模(或共态)噪音(common mode noise)和差模(或常模?常态)(differention mode noise或normal mode noise)两种. 通常共模噪音比差模噪音更难控制.
EMI知识简介
EMI知识简介
高通滤波(high pass filtering)
低通滤波(low pass filtering) (2)四种滤波方式 带通滤波(band pass filtering)
带止滤波(band rejection filtering) AC滤波 (3)两种滤波场合 DC滤波
EMI知识简介
EMI设计简介
EMI知识简介
一.EMI.EMC.EMS的定义及相互关系
1.EMI定义:
EMI是Electro-Magnetic Intererence的缩写,译为电磁干扰,是指某一装置 或系统在执行其应具有的功能的过程中,如出现有不利于对其他电子设备或系统 运作功能的讯号,而此讯号是不需要的,且是没意义的,则称此讯号为”EMI”,此讯 号可能来自外界,亦可能来自设备或系统本身.参见图1. 2.EMS定义: EMS是Electro-Magnetic Susceptibility的缩写,译为电磁免疫,是指某一装 置或系统在执行应具有功用的过程中不受周围电,磁环境影响的能力.参见图1
EMI知识简介
EMI
应注意
EMS 应能够
不產生電磁雜訊妨 礙其他電子設備
不受其他電子設備 所產生的電磁影響
就是EMC的觀念
图2.EMC的观念
EMI知识简介
二.EMI/EMS之分类: EMC
EMI
EMS
CE 传导性干扰 Conducted emission
RE 辐射性干扰 Radiated emission
由于一般之电源噪声对于电源工作频(如AC60Hz)而言,均原于高频噪声,故我们 将主要讨论低通电源波器. 3.低通电源滤波器之设计 低通电源滤波器是排除系统间导线之噪声干扰的有效办法,其设计考虑重点为:
(1)噪声(噪音)类型
(3)衰减量 (5)滤波组件 (7)接触阻抗
(2)滤波频带
(4)线路匹配 (6)额定电压与额定电流