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EMC三规律和三要素时间:2010-10-27 12:58:18 来源: 作者:
, m2 K1 t3 d$ Z# F EMC(Electromagnetic Compatibility)即电磁兼容。它是研究电磁干扰的一门技术。电磁干扰是我们周边电磁能量使电子设备的运行产生不应有的响应。EMC的技术目的在于使电气装置或系统在共同的电磁环境条件下,既不受电磁环境的影响,也不会给环境以干扰。
* e. e3 f3 y/ Z/ Y% H" @下面我们认识以下EMC领域的三个重要规律和EMC问题三个要素: 7 L4 |) h/ k0 z- d
一、EMC三个重要规律
0 g# H# J! {. J- D F( c8 o9 c8 R 规律一、EMC费效比关系规律: EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。
' Q9 o) Q6 J8 J0 Y9 C1 U7 F+ F m 在新产品研发阶段就进行EMC设计,比等到产品EMC测试不合格才进行改进,费用可以大大节省,效率可以大大提高;反之,效率就会大大降低,费用就会大大增加。 ' H7 `- M* b( {
经验告诉我们,在功能设计的同时进行EMC设计,到样板、样机完成则通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。相反,产品研发阶段不考虑EMC,投产以后发现EMC不合格才进行改进,非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费,甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷,无法实施改进措施,导致产品不能上市。 & O* h. e# h I+ _, `4 w/ ]
, q- L0 t) V3 i4 F+ M) k+ Q 规律二、高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重。
/ G. E# X+ Z3 u 高频信号电流流经电感最小路径。当频率较高时, 一般走线电抗大于电阻,连线对高频信号就是电感,串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路产生的,最恶劣的情况就是开路之天线形式。对应处理方法就是减少、减短连线,减小高频电流回路面积,尽量消除任何非正常工作需要的天线,如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插脚。 # m! ]) r. S# J4 l
减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一,就是想方设法减小高频电流环路面积S。 - L. A% y* U7 D |$ c
& p+ M0 B( Q$ b' o 规律三、环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严重,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二,就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f,即减小骚扰电磁波的频率f。
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) Q5 v3 C4 D+ C/ R 二、EMC问题三要素 , ?$ X" Q8 J/ n2 B* ~4 k: O- r
开关电源及数字设备由于脉冲电流和电压具有很丰富的高频谐波,因此会产生很强的辐射。电磁干扰包括辐射型(高频) EMI、传导型(低频)EMI,即产生EMC问题主要通过两个途径:一个是空间电磁波干扰的形式;另一个是通过传导的形式,换句话说,产生EMC问题的三个要素是:电磁干扰源、耦合途径、敏感设备。辐射干扰主要通过壳体和连接线以电磁波形式污染空间电磁环境;传导干扰是通过电源线骚扰公共电网或通过其他端子(如:射频端子,输入端子)影响相连接的设备。 , b, s# k7 s' j$ F, }
传导、辐射
/ _) y, w0 y" V9 | 骚扰源--------------------(途径)-------------------- 敏感受体
8 X7 \$ k* O+ P, x 近场耦合
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IT、AV设备可能的骚扰源
! B% _0 P% d* `& b) Z4 U0 d7 Y* \ A) FM接收机、TV接收机本机振荡,基波及谐波由高频头、本机振荡电路产生; ) c7 T, r" p$ U' P: Q4 [* m2 b/ D: a
B) 开关电源的开关脉冲及高次谐波,同步信号方波及高频谐波,行扫描显像电路产生的行、场信号及高频谐波;
/ h: {" U! u1 d; l C) 数字电路工作需要的各种时钟信号及高频谐波、以及它们的组合,各种时钟如CPU芯片工作时钟、MPEG解码器工作时钟、视频同步时钟(27MHz,16.9344MHz ,40.5MHz)等; 7 i" C4 }, `2 C( U3 B
D) 数字信号方波及高频谐波,晶振产生的高次谐波,非线性电路现象(非线性失真、互调、饱和失真、截止失真)等引起的无用信号、杂散信号;
+ s4 V( r: @! s- X7 L5 G3 E E) 非正弦波波形,波形毛剌、过冲、振铃,电路设计存在的寄生频率点。
* A5 k. t2 K* v& ]4 s7 p; f F) 对于敏感受体通过耦合途径接受的外部骚扰包括浪涌、快速脉冲群、静电、电压跌落、电压变化和各种电磁场。
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电磁骚扰的特性 : y( r' w) V$ y
① 单位脉冲的频谱最宽; 7 A" b) P" V( O, O; H4 _
② 频谱中低频含量取决于脉冲的面积,高频分量取决于脉冲前后沿的陡度; 9 o' W6 r/ A; S8 a# E+ W, ]5 ^
③ 晶体振荡电平必须满足一定幅度, 数字电路才能按一定的时序工作,使晶振产生的骚扰呈现覆盖带宽、骚扰电平高的特点; 9 n( G. K4 x2 G$ _' w! `
④ 收发天线极化、方向特性相同时,EMI辐射和接受最严重;收发天线面积越大, EMI危害逾大; 1 U9 i% V4 B$ d7 q3 t: }
⑤ 骚扰途径:辐射,传导,耦合和辐射、传导、耦合的组合。 ) ~) p _! X; n1 G8 X/ Y4 f( z( P
⑥ 电源线传导骚扰主要由共模电流产生;
. R9 I9 _3 K: O; S ⑦ 辐射骚扰主要由差模电流形成的环路产生。
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三、结束语:了解EMC三个规律和EMC问题三要素,会使得EMC问题变的有规可循,坚持EMC的规律使得解决EMC问题省时省力,事半功倍。: r5 v6 Z" J$ C
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