如何入门电磁兼容?电磁兼容视频教学

2024-06-10 08:46:24 文章来源 :网络 围观 : 评论

  

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  电磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility):是一门新兴的综合性学科,是电子、电气设备或系统的重要技术性能。国家标准GB/T 4365-2003《电磁兼容术语》对电磁兼容所下的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”,即电子、电气设备或系统在同一电磁环境中能良好执行各自功能的这样一个共存状态,简单点说,就是各种设备都能正常工作又互不干扰,达到“兼容”状态。要注意电磁兼容所要求的两个基本方面:在共同的电磁环境中,不受干扰且不干扰其他设备。

  那么明白了以上呢我们知道,EMC包括两个方面的要求:一方面是指电子、电气设备或系统在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,即EMI(Electro Magnetic Interference)电磁干扰。

  另一方面是指电子、电气设备或系统对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即EMS(Electro Magnetic Susceptibility)电磁抗扰度。

  EMC(电磁兼容)=EMI(电磁干扰)+EMS(电磁抗扰度)

  如果这么说我们还是觉得抽象的话,下面我们举几个例子来说明一下:

  生活中我们是否见到过这样的现象

  如果图中两人为设备的话那么二者电磁兼容都不合格,一方面说明脱袜子的筒子1产生的干扰显然影响了筒子2而使其不能正常工作,另一方面呢说明筒子2的抗干扰能力不足以致受筒子1影响,哈哈……

  好了,下面说几个正常点的

  例子1:打开电视时,室内的日光灯会出现瞬间变暗的现象,这是因为电视打开的瞬间大量电流流向电视机,电压骤然下降导致使用同一电源的日光灯受到影响。

  例子2:在手机来电时,话筒会出现失真伴有刺耳的“吱吱”声或者电视/电脑屏幕出现闪烁,这些是因为你手机通讯的电波从空间耦合到话筒、电视/电脑接收天线上使其受到干扰。

  像例子1中由一个设备中产生的电压/电流变化通过电源线、信号线传导并影响其他设备时,将这个电压/电流的变化称为传导干扰;而像例子2中通过空间传播并对其他设备产生无用电压/电流,造成危害的干扰称为辐射干扰。

  了解了电磁兼容的概念,我们再一起来看看电磁兼容由何组成~

  任何产生电磁兼容问题都必须具备以下三个条件:骚扰源(干扰源)、耦合途径、敏感设备,我们称之为电磁兼容三要素,缺少任何一个都构不成电磁兼容问题。骚扰源即产生骚扰的电子、电气设备或系统,说明骚扰从哪里来;耦合途径是将骚扰源产生的骚扰传输到敏感设备的途径,说明骚扰如何传输;敏感设备是受到骚扰影响的电子、电气设备或系统,说明了骚扰到哪里去。

  电磁干扰源通常分为自然干扰源和人为干扰源。

  自然干扰源包括:

  (1)大气噪声干扰:如雷电产生的火花放电,属于脉冲干扰,其频率从几Hz到100MHz以上。

  (2)太阳噪声干扰:指太阳黑子的辐射噪声。在太阳黑子活动期.黑子的爆发产生的强烈噪声可致使通信中断。

  (3)宁宙噪声:指来自宇宙天体的噪声。

  (4)静电放电:人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏乃至几十万伏.常以电晕或火花方式放掉,称为静电放电。静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲,会导致静电敏感器件及设备的损坏。

  人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰,至于为了达到某种目的而有意施放的干扰,如军事上或者比赛等的电子对抗则不属于本文讨论范围。

  常见的人为干扰源包括:

  (1)无线电发射设备:包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统.

  (2)工业、科学、医疗(ISM)设备:如高频手术刀、X光机、核磁CT、高频理疗设备等.

  (3)电力设备:包括电机、继电器、电梯等设备

  (4)汽车、内燃机点火系统:汽车点火系统产生宽带干扰,从几百千赫到几百兆赫。

  (5)电网干扰:指由50Hz交流电网强大的电磁场和大地漏电流产生的干扰,以及高压输电线的电晕和绝缘断裂等接触不良产生的微弧和受污染导体表面的电火花。

  (6)高速数字电子设备:包括计算机和相关设备。

  电磁干扰的传输途径分两种方式:传导传输方式和辐射传输方式,从被干扰的敏感器角度来看,干扰的耦合可分为传导耦合和辐射耦合两类。

  还拿例子一来说,电视就是骚扰源,电线则是耦合路径,日光灯则是敏感设备,三者一起导致了EMC问题的发生。需要强调的是:任何电子电气设备都可能是骚扰源,也可能是敏感设备;骚扰源可以是无信息的电磁噪声也可以是有用的功能性信号!

  结合医疗器械行业标准YY0505-2012简单介绍一下试验项目,后续会单独详细介绍每一个测试项目:

  YY0505-2012针对EMC规定中的电磁发射测试项目(4项)如下

  电源端子传导骚扰电压(传导骚扰 CE):GB4824、GB4343、GB17743;辐射骚扰(RE):GB4824、GB4343.1、GB17743;断续骚扰(喀呖声):GB4824、GB4343.1;谐波电流发射:GB17625.1;电压波动/闪烁发射:GB17625.2

  辐射发射RE---通过空间以电磁波的形式发射电磁骚扰能量。

  传导发射CE(其中包括功率,喀呖声)---通过导线以电压电流的形式发射电磁骚扰能量。

  谐波(Harmonics) ---设备工作时向交流供电电源注入的50Hz高次谐波。

  电压波动和闪烁(Flicker) ---设备工作时引起的交流供电电压的起伏波动。

  YY0505-2012针对EMC规定中的电磁抗扰度测试项目如下:

  静电放电(ESD):GB/T17626.2射频辐射抗扰度(RS):GB/T17626.3射频传导抗扰度(CS):GB/T17626.6电快速瞬变脉冲群抗扰度(EFT):GB/T17626.4工频磁场:GB/T17626.8浪涌抗扰度(Surge):GB/T17626.5电压力暂降、短时中断和电压变化:GB/T17626.11

  辐射抗扰度 RS---对空间骚扰电磁波的抗扰度。

  传导抗扰度CS---对导线传导的骚扰电压和电流的抗扰度。

  静电放电ESD---对静电放电产生的脉冲骚扰的抗扰度。

  电快速瞬变脉冲群EFT---对某些电路产生的群脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。

  浪涌(surge)---对雷电或某些电路产生的脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。

  电压暂降、短时中断和电压变化(DIP)---对供电电源变化的抗扰度。

  工频磁场(PMS)---对50Hz交流电产生的强磁场的抗扰度

  电磁兼容诊断(预)测试:

  产品在研发阶段、生产线上的质量控制测试、送权威实验室检测之前进行的预测试、送检产品不合格后的整改测试。

  调查是否存在电磁兼容问题和产生的原因,确定产生骚扰和被干扰的具体部位,在采取抑制措施后有否改进。

  并不要求完全按标准在正规实验室中进行。

  电磁兼容一致性(符合性)测试:

  根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试,评估其是否达到标准提出的要求。

  产品在定型和进人市场之前必须进行符合性(一致性)测试,国家产品强制认证制度(3C 认证)规定的电磁兼容测试就是属于符合性测试。

  下一篇会介绍标准和具体一个测试项目

  以上个人浅见,欢迎批评指正,喜欢的可以关注我,谢谢!

  如果觉得不错不妨点个赞再走,再次感谢!

  1、可用在PCB走线上串接一个电阻的办法,降低控制信号线上下沿跳变速率。2、尽量为继电器等提供某种形式的阻尼(高频电容、反向二极管等)。3、对进入印制板的信号要加滤波,从高噪声区到低噪声区的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减少信号反射。4、MCU无用端,要通过相应的匹配电阻接电源。或接地或定义成输出端,集成电路上该接电源、地的端都要接,不要悬空。5、闲置不用的门电路输入端,不要悬空,而是通过相应的匹配电阻接电源或接地。闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。6、为每个集成电路设一个高频去耦电容,每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。7、用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作为电路板上的充放电储能电容。使用管状电容时,外壳要接地。

  关于PCB中电磁兼容(EMC)的问题,应该是电子硬件工程师的一大心病。比如在设计不同层数的板子时,需要考虑哪些EMC问题?我从我的经验中总结了一些。

  1、元器件布局。

  一般将有关联的元器件尽量靠近,把数字电路和模拟电路及电源模块分别放置,如果有高频电路,必须和低频电路分开。对时钟电路和高频电路应该单独安排,周围加地线隔离。并且高频元器件要尽可能缩短连线,以减少元器件相互间的电磁干扰,易受干扰元器件不能相互离得太近,输入输出尽量远离。震荡器尽可能靠近使用时钟芯片的位置,并远离信号接口和低电平信号芯片。

  2、PCB布线

  (1)对地线,根据不同的电源电压,数字电路和模拟电路分别设置地线。

  (2)对电源线,电源线尽可能靠近地线以减小供电环路面积,差模辐射小,有助于减小电路交扰。不同电源的供电环路不要相互重叠选用贴片式芯片时,尽量选用电源引脚与地引脚靠得较近的芯片,可以进一步减小去耦电容的供电回路面积,有利于实现电磁兼容。

  (3)对信号线,信号线的布置最好根据信号的流向顺序安排,使电路板上的信号走向流畅。如果要把EMI减到最小,就让信号线尽量靠近与它构成的回流信号线,使回路面积尽可能小,以免发生辐射干扰。

  3、实操

  可以买一些电磁兼容方面的书籍来进行学习,多实操。

  想当年电磁兼容这门课想入门而不得,苦苦在门外徘徊良久,颇有感悟。

  一是苦于电磁波原理数学公式没有自己推导个十遍八遍,麦克斯韦他老人家托梦点拨都没成功。

  二是实验室TI的大几十万的设备自己胆小不敢折腾,要是弄清了实验套路想必也是行家里手。

  三是这行业实在是苦,门槛高还赚不到钱,兴趣被消磨殆尽终于放弃跳到互联网了。

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