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      電磁兼容三要素和三規律

      發布時間:2014-07-25 責任編輯:willwoyo

      【導讀】EMC(Electromagnetic Compatibility)即電磁兼容。它是研究電磁干擾的一門技術。電磁干擾是我們周邊電磁能量使電 子設備的運行產生不應有的響應。EMC的技術目的在于使電氣裝置或系統在共同的電磁環境條件下,既不受電磁環境的影響,也不會給環境以干擾。

      EMC是業界的一個難點;文章介紹了EMC三個規律、EMC問題三要素、電磁騷擾的特性、以及五層次EMC設計法;給企業提供了對待EMC的建議;我們認為EMC改進要如診治疾病一樣對癥施治;我們倡導堅持EMC規律,趁早考慮和解決EMC問題-進行EMC設計。下面我們認識以下EMC領域的三個要素和三個重要規律:

      EMC問題三要素

      開 關電源及數字設備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波,因此會產生很強的輻射。電磁干擾包括輻射型(高頻) EMI、傳導型(低頻)EMI,即產生 EMC問題主要通過兩個途徑:一個是空間電磁波干擾的形式;另一個是通過傳導的形式,換句話說,產生EMC問題的三個要素是:電磁干擾源、耦合途徑、敏感 設備。輻射干擾主要通過殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環境;傳導干擾是通過電源線騷擾公共電網或通過其他端子(如:射頻端子,輸入端子)影響相連接的設備。

      IT、AV設備可能的騷擾源
       A) FM接收機、TV接收機本機振蕩,基波及諧波由高頻頭、本機振蕩電路產生;
       B) 開關電源的開關脈沖及高次諧波,同步信號方波及高頻諧波,行掃描顯像電路產生的行、場信號及高頻諧波;
       C) 數字電路工作需要的各種時鐘信號及高頻諧波、以及它們的組合,各種時鐘如CPU芯片工作時鐘、MPEG解碼器工作時鐘、視頻同步時鐘(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等;
       D) 數字信號方波及高頻諧波,晶振產生的高次諧波,非線性電路現象(非線性失真、互調、飽和失真、截止失真)等引起的無用信號、雜散信號;
       E) 非正弦波波形,波形毛剌、過沖、振鈴,電路設計存在的寄生頻率點。
       F) 對于敏感受體通過耦合途徑接受的外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場。

      電磁騷擾的特性
       ① 單位脈沖的頻譜最寬;
       ② 頻譜中低頻含量取決于脈沖的面積,高頻分量取決于脈沖前后沿的陡度;
       ③ 晶體振蕩電平必須滿足一定幅度, 數字電路才能按一定的時序工作,使晶振產生的騷擾呈現覆蓋帶寬、騷擾電平高的特點;
       ④ 收發天線極化、方向特性相同時,EMI輻射和接受最嚴重;收發天線面積越大, EMI危害逾大;
       ⑤ 騷擾途徑:輻射,傳導,耦合和輻射、傳導、耦合的組合。
       ⑥ 電源線傳導騷擾主要由共模電流產生;
       ⑦ 輻射騷擾主要由差模電流形成的環路產生。

      EMC三個重要規律

      規律一、EMC費效比關系規律: EMC問題越早考慮、越早解決,費用越小、效果越好。
      在新產品研發階段就進行EMC設計,比等到產品EMC測試不合格才進行改進,費用可以大大節省,效率可以大大提高;反之,效率就會大大降低,費用就會大大增加。
      經 驗告訴我們,在功能設計的同時進行EMC設計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經濟效益的。相反,產品研發階段不考慮EMC,投產以 后發現EMC不合格才進行改進,非但技術上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費,甚至由于涉及到結構設計、PCB設計的缺陷,無法實施改 進措施,導致產品不能上市。

      規律二、高頻電流環路面積S越大, EMI輻射越嚴重。
      高頻信號電流流經電感最小路徑。當頻率較 高時, 一般走線電抗大于電阻,連線對高頻信號就是電感,串聯電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測設備上的高頻電流環路產生的,最惡劣的情況就是開路 之天線形式。對應處理方法就是減少、減短連線,減小高頻電流回路面積,盡量消除任何非正常工作需要的天線,如不連續的布線或有天線效應之元器件過長的插 腳。
      減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務之一,就是想方設法減小高頻電流環路面積S。

      規律三、環路電流頻率f越高,引起的EMI輻射越嚴重,電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大。減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二,就是想方設法減小騷擾源高頻電流頻率f,即減小騷擾電磁波的頻率f。

      結束語

      EMC問題三要素和了解EMC三個規律,會使得EMC問題變的有規可循,堅持EMC的規律使得解決EMC問題省時省力,事半功倍。

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