电磁兼容技术全面培训(杨继深)

V2 V1
电流增益的分贝数 ＝ 20lg I2 I1
杨继深 2002年4月
用分贝表示的物理量
电压：用1V、1mV、1µV 为参考（例如：1µV = 0dBµV） 则单位为：dBV、dBmV、dBµV 等，
电流：用1A、1mA、1µA 为参考，则：dBA、dBmA、dBµA 场强：用1V/m、1µV/m 为参考，则：dBV/m、dBµV/m 等， 功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等，
EUT与参考地平面 之间的距离大于 100mm
静电放电
＋ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
放电电流 I
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静电枪电原理路
人体模型电路
放电端
放电开关
放电枪核心
接地端
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静电放电试验装置
水平耦合板 >1.6×0.8m
EUT绝缘垫
直接对EUT放电
水平板间接放电
垂直耦合板 500mm正方形，距EUT100mm
产品标准
标准编号的识别
国家或组织 制订单位
标准编号
IEC
CISPR
CISPR Pub. × ×
IEC 欧共体 美国 日本 中国
TC77
CENELEC FCC，DOD
VCCI
质量技术监督 局, 国防部门
IEC × × × × × EN × × × × ×
FCC Part × ×, MIL-STD. × ×
电磁兼容试验场地
电磁发射试验
开阔场（民用标准） 屏蔽暗室(半无反射室)
可在普通环境中，但
敏感度或抗扰度试验： 是注意对周围设备的
影响
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辐射发射测试
旋转找最大面
EUT
1、3、10、30 米
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0.8m 1 ~ 4m
屏蔽墙
测试仪
开阔场地要求
长 轴 20 米 短 轴 17.32 米
为什么要掌握电磁兼容技术
因为： 电子电路日益复杂，调试越来越难 电磁兼容标准强制实施 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短
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实践电磁兼容技术
课程特点： 注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂
公式 内容实用，立竿见影 培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析
13.3m 133m
14m 144m
90.3m 1.07
783m 10.6
3.86 53
7.7
106
38.5 530
77
115
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金属条与导线的阻抗比较
金属条阻抗/导线阻抗 0.6
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S / W
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电磁屏蔽室
电源滤波器
电缆接线板 通风板
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通风板
电磁兼容试验室的结构
带风扇的通风板
主室
辅助室2
屏蔽门刀口结构
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辅助室1
电源滤波器
可拆卸的滤波板或观察窗
射频测试仪器柜
半无反射室实景
高度扫描天线杆 天线
转台上的受试件
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金属地板
测量电磁干扰的天线
× VCCI GB × × × × - × × × × GJB × × × - × ×
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典型电磁兼容试验项目
• 辐射发射（电场、磁场） • 辐射抗扰度（电场、磁场） • 传导发射（射频发射、电源谐波） • 传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌） • 静电放电（直接、感应）
杨继深 2002年4月
杨继深 2002年4月
通通过过学学习习本本课课程程要要达达到到：：
• 对电磁兼容技术有全面的了解 • 掌握常见干扰问题的诊断和解决方法 （会自制
简单的试验设备） • 掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 • 在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 • 使产品顺利通过电磁兼容试验 • 具备进一步学习的能力
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+++ - - - +
辐射很小
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V
辐射同偶极
V
辐射高于单极
常见的等效天线
VG PCB 接地线
机箱
子板 电缆
主板
PCB电缆
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笔记本 没接地散热片
电磁兼容标准
分析环境中的各 种电磁干扰
分析设备受电磁 干扰的机理
编成电磁 兼容标准
保证各类 电子设备 的正常工 作及良好 的电磁环
椭圆区内无金属物体
天线与受试件距离 10 米
金属地平面
受试件放在0.8米高的木桌上
不同的杨天继深线在210~024年米4月高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值
开阔场实景
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开阔场实景
马达驱动高度 扫描天线杆
EUT防雨棚
天线
转台和桌子 金属网地面
椭圆区内没有其它物体
杨继深 2002年4月
杨继深 2002年4月
天线系数
进行电压与场强之间的转换： AF = E / V
E = 电场强度，单位V/m V = 天线端口的电压
表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不 要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆
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抗扰度试验
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抗扰度的其它测试方法
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脉冲输入 受试件
信号线注入
耦合钳，或在电缆上绕金属箔， 长度1 米，产生大约100pf电容
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电快脉冲试验
连辅助设 备与端接
容性卡钳距参考地 100mm,轮流卡每根电缆
脉冲群 EUT与发生器或 信号源 卡钳之间的电源
线或信号线长度 杨继深 小20于02年1米4月
参考地平面的每个边 要超出EUT100mm并 与大地相连
第一章 基本概念
电磁干扰现象 电磁兼容标准 电磁兼容试验设备 频域与时域 分贝的概念
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电磁干扰现象
220AC
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数字脉冲电路
数 字 视 频 设 备
开关电源
特殊的电磁兼容问题
电磁信 息发射
干扰其它电子设备
被别有用心的人接收，获取信息
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电路 结构封装
屏蔽 滤波 软件
措施 概念 设计
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2 系统设计法 成本
产品 市场 阶段
第二章 地线干扰与接地技术
为什么要地线 地环路问题与解决方法 公共阻抗耦合问题与解决方法 各种接地方法 电缆屏蔽层的接地
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安全地
220V
杨继深 2002年4月
杨继深 2002年4月
频频域域分分析析
时域波形 示波器观察
付立叶级数(周期)
付立叶变换(非周 期)
频谱分量
频谱分析仪观察
EMC分析更多是在频域中进行，并且不 考虑相位因素。
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频谱分析仪
幅度
分辨带宽
扫描速率 （时间）
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频率范围
频率
脉冲信号的频谱
谐波幅度
tr
地线问题－地环路
I1 VN
I2 地环路
IG
VG
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隔离变压器
VS
CP
VG
C1
C2
屏 蔽
1

VG
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RL
VN
屏 蔽 层 只 能 接
2点
2
嗢
光隔离器
发送
VS
光耦器件
Cp
接收 R
L
VG
发送
VS
VG
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接收 R
L
共模扼流圈的作用
L
R1
Vs
IN1 M
1M 426m 7.12 540m 8.28 714m 10
5M 2.13 35.5 2.7 41.3 3.57 50
10M 4.26 71.2 5.4 82.8 7.14 100
50M 21.3 356 27 414 35.7 500
100M 42.6
54
71.4
150M 63.9
81
107
d= 0.04cm 10cm 1m
10Hz
d = 0.65cm d = 0.27cm d = 0.06cm 10cm 1m 10cm 1m 10cm 1m
51.4µ 517µ 327µ 3.28m 5.29m 52.9m
1k 100k
429µ 7.14 632µ 8.91m 5.34m 53.9m m
42.6m 712m 54m 828m 71.6m 1.0
d
（电压或电 流）
T
-20dB/dec
-40dB/dec
A
V( or I) = 2A(d+tr)/T V( or I) = 0.64A/Tf V( or I) = 0.2A/Ttrf2
1/πd
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1/πtr
频率（对 数）
电电磁磁兼兼容容的的工工程程方方法法
1 测试修改法 可采取的措施
10mV ~ 20mV 20mV ~ 100mV
100mV ~ 200mV
>200mV
导线的阻抗
趋肤效应
Z = RAC + jωL
电流 I
δ
L ≈ 1µH/m
RAC= 0.076r f1/2 RDC
0.37I
深度
r
δ = 1 / (π f µr σr)1/2
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导线的阻抗
频率
Hz
垂直板间接 放电
参考地板 > 1m2 边沿比耦合板外延 > 500mm
耦合板通过470kΩ电阻接地
绝缘桌
对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上
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电源谐波
交流输入
VV
输入电流谐波
1 3 5 7 9 11 13
杨继深 2002年4月
输入电流 输入电压
IS
RL VS + VN
VN / VG
RL/（RS + RL）
IN2 VG
R1
ω = R1 / L
f
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平衡电路对地环路干扰的抑制
非线性电流
杨继深 2002年4月
谐波限制
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电源谐波测量
杨继深 2002年4月
谐波测量仪
杨继深 2002年4月
自制谐波测量仪
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分贝(dB) 的概念
分贝的定义：分贝数
＝
10lg
P2 P1
P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：
电压增益的分贝数 ＝ 20lg
线路板（减少了屏蔽内容） • 2001年， “实践电磁技术 ” 两天，目前教材内容 • 2002年， “实践电磁技术 ” 三天，增加试验和诊断内容
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课程内容
电磁兼容要求（标准）与试验方法 地线造成的干扰问题与解决方法 电磁屏蔽与搭接 电磁干扰滤波技术 线路板设计 电缆设计 瞬态抑制技术 电磁干扰问题诊断
0V
+++++
信号地
定义：信号电流流回信号源的低阻抗路径
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地线引发干扰问题的原因
V=IR
地线电压
地线是等 电位的假 设不成立
电流走最小 阻抗路径
我们并不知 道地电流的 确切路径
地电流失 去控制
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地线电位示意图
< 2mV 2mV ~ 10mV
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信号电缆用的耦 合解耦网络
EUT与发生器或耦合器之 间的电缆小于2米
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保护地线要能够 承受浪涌电流
浪涌试验内容
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电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形
双指数脉冲
杨继深 2002年4月
15ms脉冲串
(5kHz)
脉冲串间隔是 300ms
干扰注入方式
电源线注入 电源
TTEEMMPPEESSTT现现象象
机 密！
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机 密！
保密通信系统中的TEMPEST
明文泄漏发射
明文耦合进密文
明文与密文 一同发射
终端设备 明文
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加密/解密
发送/接收
产生电磁干扰的条件
1.突然变化的电压或电流，即dV/dt 或 dI/dt 很大 2.辐射天线或传导导体
设计中，遇到电压、电流的突然变化，需 要考虑潜在的电磁干扰问题
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常见干扰源
雷电 NEMP
脉冲电路
无线通信 ESD
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直流电机、变频调速器 感性负载通断
基本天线结构
环天线
偶极天线
缝隙天线
V
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偶极天线的演变
传输线
- - - + ++ -
单极天线
境
杨继深 2002年4月
电电磁磁兼兼容容标标准准的的内内容容
电磁兼容标准
干扰发射
敏感度
/
传导
电 信天 源 号线 线 控端
制口 线
辐射
电
磁
场
场
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传导
电源线/信号线
天
射
瞬
线
频
态
端 口
辐射
电磁 静 电
场场 放 电
电磁兼容标准体系
电磁兼容标准
基础标准
通用标准
被引用到 被引用到
杨继深 2002年4月
磁场发射测试
杨继深 2002年4月
磁场敏感度试验
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传导发射测试
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LISN或AMN
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LISN的电路
射频输出
射频输出
注
意
瞬
态
高
压
损
坏
仪
器
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浪涌（模拟雷电干扰）试验波形
杨继深 2002年4月
浪涌试验装置
接辅助设备 接电网
方法、问题解决能力等）
杨继深 2002年4月
课程发展过程
• 1996年，“ 电磁屏蔽技术 ”，半天课程，屏蔽技术 • 1997年， “ 如何满足GJB-151 ”，一天课程，屏蔽、滤波 • 1998年，“ 实践电磁技术 ”，两天，屏蔽、滤波、接地、电缆 • 1999年， “ 实践电磁技术 ” 两天，屏蔽、滤波、接地、电 缆、