电磁兼容性EMC的基本概念及应用解析

电磁兼容性EMC的基本概念及应用解析

EMS电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。因此，电磁兼容性EMC 一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰（辐射+传导），另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

一、EMC概念介绍

EMC（Electromagnetic Compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。它包括两个概念：EMI 和EMS。

EMI（Electromagnetic Interference）电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。

EMS（Electromagnetic Susceptibility）电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰（辐射+传导），另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。

EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。

从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电

路。而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。

电源噪声干扰在日常生活中很常见。比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失控等等。

我们常说的噪声干扰，是指对有用信号以外的一切电子信号的一个总称，也可以理解为电磁干扰。最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。但是，一些非有用电子信号对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声概念。如：某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的有用信号，而对于另一频率的接收机它就是一种无用信号，即是噪声。

噪声按传播路径来分可分为传导噪声干扰和空间噪声干扰。其传导干扰主要通过导体传播，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，其频谱主要为30MHz以下。而空间噪声干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络，其频率范围比传导噪声频率宽很多，30Hz-30GHz。传导噪声干扰可以通过设计滤波电路或追加滤波器的方法来进行抑制和衰减，而空间辐射干扰主要通过主要应用密封屏蔽技术，在结构上实行电磁封闭。目前为减少重量大都采用铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。

上面我们提到传导噪声干扰，又分为差模干扰与共模干扰两种。差模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，主要通过选择合适的电容（X 电容），差模线圈来进行抑制和衰减。共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声，主要通过选择合适的电容（Y电容），和共模线圈来进行抑制和衰减。我们常见的低通滤波器一般同时具有抑制共模和差模干扰的功能。

二、感应干扰（近场）

常见的电场如两个金属板两端加电压。

常见的磁场如两个磁铁之间的磁场。

电磁波的速度在空气中接近于光速。波长=c/f=3x108/f = 300/F （MHz）如，F=10MHz 波长=30米 r =波长/2*3.14=4.77米。

频率为10MHz的电磁波发射源，在离发射源大于4，77米时，为远场，小于4，77米时，为近场。

三、辐射干扰（远场）

3.1.原理及产生原因

根据麦克斯韦方程，变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化的电场。设备内每个电路都可能是天线，外壳和电缆都可能是天线的一部分。我的

理解是静电场和静磁场只对近距离的设备产生干扰。交变的电场和交变的磁场不光对近距离设备产生干扰，还对很远处的设备产生干扰。不论是电场干扰还是磁场干扰远距离传播以后，都是以交变的电磁场形式传播。

电磁场解释

电磁场有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。

3.2.如何影响设备

敏感设备受空间干扰

其中f为频率B为磁感应强度A为面积E为电场强度

3.3.如何滤除辐射干扰

如在源及敏感设备外围加屏蔽，隔断辐射路径；以及在敏感设备各端口增加滤波电路，阻止已耦合到端口上噪声进入设备内。

3.4.如何减少辐射干扰

方法1：采用同轴电缆双绞线绞合电缆。

如MR6；IDM11的电缆线就是绞合电缆

方法2：应尽量减小有用信号的高次谐波成分（频率越高，辐射越强）

方法3：采取屏蔽方法

通气口，尽量用小圆孔，避免用长条形通气孔。

普通滤波器原理图

如图1，3为差模电容，2为共模电感，4为共模电容。

一般滤波器不单独使用差模线圈，因为共模电感两边绕线不一致等原因，电感必定不会相同，因此能起到一定的差模电感的作用。如果差模干扰比较严重，就要追加差模线圈。

四、差模干扰

4.1 差模干扰：简单的说就是线对线的干扰。

如图，我们可以看到差模的原理图。UDM就是差模电压，IDM就是差模电流。IDM大小相同，方向相反。

4.2 差模干扰产生的原因

差模干扰中的干扰是起源在同一电源线路之中（直接注入）。如同一线路中工作的电机，开关电源，可控硅等，他们在电源线上所产生的干扰就是差模干扰。