電磁兼容EMC基礎(chǔ)知識

1、課程 LA000201EMC基礎(chǔ)知識ISSUE 1.0目 錄課程說明1課程介紹1培訓(xùn)目標(biāo)1參考資料1第1章 序論21.1 電磁兼容概述21.2 電磁兼容性的基本概念2 電磁騷擾與電磁干擾2 電磁兼容性(EMC-Electromagnetic Compatibility）2 電磁兼容常用名詞術(shù)語31.3 電磁干擾3 電磁干擾三要素3 電磁兼容研究的主要內(nèi)容41.4 基本的電磁兼容控制技術(shù)41.5 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)5 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的制訂5標(biāo)準(zhǔn)擬訂的理論基礎(chǔ)7 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的分類7 產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)遵循原則81.6 電磁兼容測試技術(shù)簡介9 概述9測試項(xiàng)目9 電磁發(fā)射9 抗擾性EMS91.7 EMC測試

2、結(jié)果的評價(jià)101.8 產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的重要性101.9 產(chǎn)品的認(rèn)證11小結(jié)：12思考題：12第2章 EMC基礎(chǔ)理論132.1 電磁騷擾的耦合機(jī)理13 引言13 電磁騷擾的常用單位13 傳導(dǎo)干擾15 輻射干擾162.2 電磁干擾的模式17 共模干擾與差模干擾17的輻射與線纜的輻射182.3 電磁屏蔽理論19 屏蔽效能的感念19 屏蔽體上孔縫的影響202.4 電纜的屏蔽設(shè)計(jì)202.5 接地設(shè)計(jì)21 接地的概念21 接地的種類212.6 濾波設(shè)計(jì)22 濾波電路的基本概念22 電源EMI濾波器22小結(jié)：23思考題：23第3章 系統(tǒng)安裝和維護(hù)243.1 系統(tǒng)安裝的EMC要求24 概述24 系統(tǒng)環(huán)境要求2

3、4 防整機(jī)安裝24 電纜布線要求253.2 系統(tǒng)維護(hù)27 防靜電要求27 系統(tǒng)檢視27 系統(tǒng)干擾問題的處理27小結(jié)：28思考題：28課程說明課程介紹本課程分三個(gè)章節(jié)，分別從概念，基本理論和系統(tǒng)方面簡單介紹了EMC的基本概念、標(biāo)準(zhǔn)、測試內(nèi)容，產(chǎn)品認(rèn)證和電磁兼容的基本理論，最后介紹了系統(tǒng)安裝和維護(hù)中的EMC問題。本教材主要針對系統(tǒng)使用維護(hù)類工程師，對EMC設(shè)計(jì)方面的內(nèi)面較少，僅需了解即可。培訓(xùn)目標(biāo)學(xué)完本課程后，學(xué)員能夠：l 掌握EMC的基本概念；l 了解電磁兼容基本理論和方法；l 掌握安裝、維護(hù)工作中需注意的EMC問題點(diǎn)。參考資料l 屏蔽電纜EMC設(shè)計(jì)規(guī)范第1章 序論1.1 電磁兼容概述電磁兼容是

4、一門新興的綜合性學(xué)科。電磁兼容學(xué)科主要研究的是如何使在同一電磁環(huán)境下工作的各種電氣電子設(shè)備和元器件都能正常工作，互不干擾，達(dá)到兼容狀態(tài)。我公司的電磁兼容研究主要針對電氣電子設(shè)備，同時(shí)也涉及到如生產(chǎn)中的靜電放電、電磁輻射對人體的影響等方面。1.2 電磁兼容性的基本概念1.2.1 電磁騷擾與電磁干擾電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備性能降低或?qū)τ猩镔|(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。由機(jī)電或其他人為裝置產(chǎn)生的電磁騷擾，稱為人為騷擾；來源于自然現(xiàn)象的電磁騷擾，稱為自然騷擾。電磁干擾則是指由電磁騷擾引起的設(shè)備或傳輸通道性能的下降。所以騷擾和干擾的含義是不同的。 從概念上講，騷擾是一種電磁能量，干擾是騷擾產(chǎn)生的結(jié)果

5、或后果。電磁干擾產(chǎn)生于騷擾源；大量騷擾源的存在造成電磁環(huán)境污染，導(dǎo)致電磁兼容性問題尖銳化。主要表現(xiàn)在：l 同時(shí)工作的電子設(shè)備的總數(shù)在增長，電子設(shè)備的數(shù)量每45年增加一倍；l 發(fā)射機(jī)的功率在增加，如某些雷達(dá)的發(fā)射脈沖功率達(dá)幾十甚至幾百兆瓦;l 許多無線電頻段嚴(yán)重超載，以致對不同類型的電子設(shè)備不得不多次反復(fù)使用同一頻段；l 電子設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁騷擾電平不斷提高。如某些醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的干擾電平可達(dá)每米幾百伏。1.2.2 電磁兼容性(EMC-Electromagnetic Compatibility）電子設(shè)備受電磁騷擾的影響而出現(xiàn)故障或性能降級，就稱為設(shè)備對電磁騷擾敏感。如何在設(shè)備與電磁環(huán)境

6、之間尋求一種協(xié)調(diào)的關(guān)系和共存的條件，這就是電磁兼容性技術(shù)。1.2.3 電磁兼容常用名詞術(shù)語為了描述電磁騷擾與電磁兼容性，需要引入許多名詞術(shù)語，國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72-85電磁干擾和電磁兼容名詞術(shù)語一書有詳細(xì)的內(nèi)容，這里我們僅選其中的一部分介紹給大家。電磁兼容性 EMC（Electromagnetic Compatibility）設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即該設(shè)備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致不允許的降級；也不會使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致不允許的降級。電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference)電磁騷

7、擾導(dǎo)致電子設(shè)備相互影響，并引起不良后果的一種電磁現(xiàn)象。輻射發(fā)射RE (Radiated Emission)通過空間傳播的、有用的或不希望有的電磁能量。傳導(dǎo)發(fā)射CE (Conducted Emission)沿電源或信號線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射。電磁敏感性 EMS（Electromagnetic Susceptibility)設(shè)備暴露在電磁環(huán)境下所呈現(xiàn)的不希望有的響應(yīng)程度。即設(shè)備對周圍電磁環(huán)境敏感程度的度量。電磁敏感意味著電磁環(huán)境已經(jīng)造成設(shè)備性能的降低。 輻射敏感度RS（Radiated Susceptibility)對造成設(shè)備性能降級的輻射騷擾場的度量。傳導(dǎo)敏感度CS（Conducted Suscept

8、ibility)當(dāng)引起設(shè)備性能降級時(shí)，對從傳導(dǎo)方式引入的騷擾信號電流或電壓的度量。1.3 電磁干擾1.3.1 電磁干擾三要素l 電磁騷擾源，指產(chǎn)生電磁騷擾的元件、器件、設(shè)備或自然現(xiàn)象；l 耦合途徑或稱耦合通道，指把能量從騷擾源耦合到敏感設(shè)備上，并使該設(shè)備產(chǎn)生響應(yīng)的媒介；l 敏感設(shè)備，指對電磁騷擾產(chǎn)生響應(yīng)的設(shè)備。所有的電磁干擾都是由上述三個(gè)因素的組合而產(chǎn)生的。把它們稱為電磁干擾三要素。如下圖所示。圖1-1 電磁騷擾三要素由電磁騷擾源發(fā)出的電磁能量，經(jīng)過某種耦合通道傳輸?shù)矫舾性O(shè)備，導(dǎo)致敏感設(shè)備出現(xiàn)某種形式的響應(yīng)并產(chǎn)生效果。這一作用過程及其效果，稱為電磁干擾效應(yīng)。1.3.2 電磁兼容研究的主要內(nèi)容電

9、磁兼容學(xué)科研究的主要內(nèi)容是圍繞構(gòu)成電磁干擾的三要素進(jìn)行的，即對電磁騷擾源、耦合通道和敏感設(shè)備的研究。騷擾源的研究包括其發(fā)生的機(jī)理、時(shí)域和頻域的定量描述，以便從源端來抑制干擾的發(fā)射，通常采用濾波技術(shù)來限制騷擾源的頻譜寬度和幅值。騷擾的耦合通道有二條：1，通過空間輻射；2，通過導(dǎo)線傳導(dǎo)。輻射發(fā)射主要研究在遠(yuǎn)場條件下騷擾以電磁波的形式發(fā)射的規(guī)律以及在近場條件下的電磁耦合。通常采用屏蔽技術(shù)來阻斷騷擾的輻射。傳導(dǎo)發(fā)射討論騷擾延導(dǎo)線傳輸?shù)挠绊?。通常傳?dǎo)發(fā)射通過公共地線、公共電源線和互連線而實(shí)現(xiàn)。電磁兼容的研究內(nèi)容還包括電磁兼容控制技術(shù)、測量技術(shù)、分析預(yù)測等。1.4 基本的電磁兼容控制技術(shù)最常用也是最基本的

10、電磁兼容控制技術(shù)是屏蔽、濾波、接地。此外平衡技術(shù)、低電平技術(shù)等也是電磁兼容的重要控制技術(shù)。隨著新工藝、新材料、新產(chǎn)品的出現(xiàn)，電磁兼容控制技術(shù)也得到不斷的發(fā)展。1. 屏蔽主要用于切斷通過空間的靜電耦合、感應(yīng)耦合形成的電磁噪聲傳播途徑，這三種耦合又對應(yīng)于靜電屏蔽、磁場屏蔽與電磁屏蔽，衡量屏蔽的質(zhì)量采用屏蔽效能這一指標(biāo)。2. 濾波在頻域上處理電磁噪聲的一種技術(shù)，其特點(diǎn)是將不需要的一部分頻譜濾掉。3. 接地提供有用信號或無用信號，電磁噪聲的公共通路。 接地的好壞則直接影響到設(shè)備內(nèi)部和外部的電磁兼容性。1.5 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)為了確保設(shè)備及其各單元必須滿足的電磁兼容工作特性，國際有關(guān)機(jī)構(gòu)、各國政府和軍事部門

11、以及其他相關(guān)組織制定了一系列的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備電磁騷擾發(fā)射和電磁抗擾度作出了規(guī)定和限制。電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性文件，也是電磁兼容性試驗(yàn)的依據(jù)，因?yàn)樵囼?yàn)項(xiàng)目、測試方法和極限值等到都是標(biāo)準(zhǔn)給定的。1.5.1 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的制訂電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)主要通過標(biāo)準(zhǔn)化組織來制訂，國際上制定電磁兼容的主要標(biāo)準(zhǔn)化組織如下表所示。表1-1 國際上主要標(biāo)準(zhǔn)化組織和標(biāo)準(zhǔn)國家或組織制訂單位標(biāo)準(zhǔn)名稱IECCISPRCISPR Pub.XXTC77IEC XXXXX歐共體CENELECEN XXXXX美國FCCFCC Part XXMILMIL-STD.XXX德國VDEVDE XXX日本VCCIVC

12、CIIEC(國際電工委員會)有兩個(gè)平等的組織制訂EMC標(biāo)準(zhǔn)，即CISPR(國際無線電干擾特別委員會)和TC77(第77技術(shù)委員會)。CENELEC(歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會)由歐共體委員會授權(quán)制訂歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN (European Norm)。FCC(美國聯(lián)邦通信委員會)主要制訂民用標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)主要包括在FCC Part15和FCC Part18中。MIL-STD是美國軍用標(biāo)準(zhǔn)。德國的VDE（電氣工程師協(xié)會）是世界上最早建立電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織之一。日本的VCCI（干擾自愿控制委員會）是民間機(jī)構(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)與CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)一致。我國的EMC標(biāo)準(zhǔn)化工作是在國家技術(shù)監(jiān)督局的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的。

13、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以GB、GB/T開頭。我國自從1983年發(fā)布第一個(gè)EMC標(biāo)準(zhǔn)（GB39071983）以來，至今已發(fā)布了47個(gè)有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，其中32個(gè)強(qiáng)制，15個(gè)推薦。我國的EMC標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)引進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)。其來源包括：國際無線電干擾特別委員會出版物。例如GB/T6113，GB14023國際電工委員會。例如GB4365，GB/T13926部分引自美國軍用標(biāo)準(zhǔn)。例如GB15540部分引自國際電信聯(lián)盟有關(guān)文件。例如GB/T15658引自國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。例如GB6833根據(jù)我國自己的科研成果制定的標(biāo)準(zhǔn), 例如GB/T15708為了世界貿(mào)易的需要，我國的很多EMC標(biāo)準(zhǔn)都采用了CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，世界上

14、大多數(shù)國家采用CISPR和IEC的標(biāo)準(zhǔn)。1.5.2 EMC標(biāo)準(zhǔn)擬訂的理論基礎(chǔ)EMC標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容之一就是規(guī)定電磁騷擾和電磁抗擾度的極限值，極限值的制訂在理論上應(yīng)該滿足下圖所示的原則： 圖1-3 EMC標(biāo)準(zhǔn)擬訂的理論基礎(chǔ)EMI和EMS是相互對立的兩個(gè)方面，上圖說明，設(shè)備的EMI極限值與EMS極限值之間應(yīng)該留有足夠的余量（IM），即設(shè)備EMI發(fā)射要小于其抗擾度（EMS），這樣設(shè)備才有足夠的抗干擾能力。另一方面，設(shè)備的EMI、EMS實(shí)測值應(yīng)該與極限值之間有足夠的余量。比如在EN300 386標(biāo)準(zhǔn)中，輻射發(fā)射的極限值（EMI Limit）為40dBuV/m，而輻射抗擾度極限值為130dBuV。由此可見

15、，EMI、EMS極限值之間余量的重要性。1.5.3 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的分類電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)可以分為：基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是制訂其他EMC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，它描述了EMC現(xiàn)象，規(guī)定了電磁騷擾發(fā)射和抗擾度的測試方法、測試設(shè)備和布置，同時(shí)定義了試驗(yàn)等級和性能判據(jù)，但并不涉及到具體的產(chǎn)品。例如： IEC61000XX系列標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)是針對某種產(chǎn)品系列和專用產(chǎn)品的EMC測試而制訂的。它往往引用了基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的特殊性對測試作出更加詳細(xì)的規(guī)定。對于騷擾發(fā)射測試，它規(guī)定了產(chǎn)品的騷擾發(fā)射限值。對于抗擾度試驗(yàn)，它規(guī)定了產(chǎn)品應(yīng)該達(dá)到的試驗(yàn)等級和性能判據(jù)。如：CISPR1

16、1 EN55011:ISM工科醫(yī)設(shè)備的發(fā)射要求CISPR22 EN55022:ITE信息技術(shù)設(shè)備的發(fā)射要求CISPR24 EN55024:ITE信息技術(shù)設(shè)備的抗擾性要求GB6833電子測量儀器電磁兼容試驗(yàn)規(guī)范通常專用的產(chǎn)品EMC標(biāo)準(zhǔn)包含在某種特定產(chǎn)品的一般用途標(biāo)準(zhǔn)中，而不形成單獨(dú)的EMC標(biāo)準(zhǔn)。例如：計(jì)算機(jī)：GB981388：微型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)通用技術(shù)條件其中包括電磁兼容檢測項(xiàng)目，要求按GB6833.2GB6833.6、GB9254進(jìn)行。通用標(biāo)準(zhǔn)是按照產(chǎn)品使用的環(huán)境來分類的，例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)中分類是按下表進(jìn)行的。通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)備應(yīng)該在哪些端口作發(fā)射和抗擾度試驗(yàn)，包括設(shè)備的交、直流電源端口、信號和數(shù)

17、據(jù)線端口、機(jī)殼、接地點(diǎn)等，同時(shí)也規(guī)定了可以依據(jù)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。如： EN50082-1：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)環(huán)境抗擾度通用標(biāo)準(zhǔn)EN50082-2：工業(yè)區(qū)環(huán)境抗擾度通用標(biāo)準(zhǔn)EN50081-1：居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和輕工業(yè)區(qū)環(huán)境發(fā)射通用標(biāo)準(zhǔn)EN50081-2：工業(yè)環(huán)境的發(fā)射通用標(biāo)準(zhǔn)表1-2 歐洲通用標(biāo)準(zhǔn)的分類使用環(huán)境通用發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)通用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)民用、商用、輕工業(yè)區(qū)EN50081-1EN50082-1工業(yè)區(qū)EN50081-2EN50082-21.5.4 產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)遵循原則產(chǎn)品依照標(biāo)準(zhǔn)的原則依照如此的順序：專用產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn)即一個(gè)產(chǎn)品如果有專用產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)，則他的EMC性能應(yīng)該滿足專用產(chǎn)品

18、類標(biāo)準(zhǔn)的要求；如果沒有，則應(yīng)該采用產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行EMC試驗(yàn)，如果沒有產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)，則用通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行EMC試驗(yàn)，以此類推。1.6 電磁兼容測試技術(shù)簡介1.6.1 概述電磁兼容測試是根據(jù)有關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對設(shè)備進(jìn)行測試，評估其是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。產(chǎn)品在定型和進(jìn)入市場之前EMC性能必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。1.6.2 EMC測試項(xiàng)目EMC測量主要分兩大類： 電磁干擾EMI（Electromagnetic Intreference）測試和電磁抗擾性EMS （Electromagnetic Susceptibility）測試。1.6.3 電磁發(fā)射 1. 輻射發(fā)射RE（Radiated Emission）測試

19、通過空間傳播的電磁能量。2. 傳導(dǎo)發(fā)射CE（ Conducted Emission）測試沿電源線、控制線或信號線傳播的電磁能量。1.6.4 抗擾性EMS1. 輻射敏感度試驗(yàn)RS（Radiated Susceptibility）：測試被試設(shè)備對空間電磁騷擾的抗擾性。2. 工頻 磁場輻射敏感度試驗(yàn)PMS （Power frequency magnetic susceptibility） 檢驗(yàn)電子電氣產(chǎn)品對工頻磁場的抗擾性。3. 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)敏感度CS （Conducted susceptibility）測試被試設(shè)備對沿電源線、控制線或信號線傳輸?shù)碾姶拍芰康拿舾卸取?. 電快速瞬態(tài)脈沖群抗擾度E

20、FT /B（Electrical fast transient burst）模擬對電感性負(fù)載的切換（如繼電器、接觸器）；對高壓開關(guān)的切換（如真空開關(guān)、六氟化硫）設(shè)備的干擾。放電波形為5ns/50ns（上升沿5ns，半波時(shí)間50ns）的脈沖串，脈沖串持續(xù)時(shí)間15ms，脈沖周期為300ms。特點(diǎn)是上升時(shí)間快、持續(xù)時(shí)間短、能量低，但有較高的重復(fù)頻率。5. 浪涌抗擾度SURGE模擬電網(wǎng)中的故障；雷擊（直接或間接）對設(shè)備的干擾,，電網(wǎng)中的開關(guān)操作。放電波形為開路電壓1.2us/50us、短路電流8us/20us的脈沖。 特點(diǎn)是上升時(shí)間慢（相對EFT/B）、持續(xù)時(shí)間較長、能量大。6. 電壓跌落與中斷抗擾度

21、DIP/interruption模擬由低壓、中壓或高壓網(wǎng)絡(luò)中的故障所造成（短路或接地故障）的電壓瞬時(shí)跌落和中斷；以及由連接到電網(wǎng)的負(fù)荷連續(xù)變化引起的電壓變化。7. 電力線感應(yīng)/接觸（Power induction/contact）模擬室外信號線與電力線距離過近或接觸故障。8. 靜電放電抗擾度ESD（Electrostatic discharge）模擬操作人員或物體在接觸設(shè)備時(shí)的放電以及人或物體對鄰近物體的放電。1.7 EMC測試結(jié)果的評價(jià)對EMI測試結(jié)果以是否達(dá)到某個(gè)限制要求為準(zhǔn)則；對于EMS試驗(yàn)，其性能判據(jù)可分為四個(gè)等級：A級：試驗(yàn)中性能指標(biāo)正常；B級：試驗(yàn)中性能暫時(shí)降低，功能不喪失，試驗(yàn)后

22、能自行恢復(fù)；C級：功能允許喪失，但能自恢復(fù)，或操作者干預(yù)后能恢復(fù)；R級：除保護(hù)元件外，不允許出現(xiàn)因設(shè)備（元件）或軟件損壞或數(shù)據(jù)丟失而造成不能恢復(fù)的功能喪失或性能降低。1.8 產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的重要性產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品的EMC性能，而產(chǎn)品的EMC性能的好壞直接涉及到電子產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入；隨著電子設(shè)備的大量運(yùn)用，各國都感覺到產(chǎn)品EMC性能的重要性，紛紛從法規(guī)上提出對進(jìn)入本國市場的電子產(chǎn)品的EMC要求，如： l 歐共體-89/336/EEC DIRECTIVE-明確要求產(chǎn)品必須符合歐共體有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)要求，否則不得在歐共體市場銷售。違者將可能受到罰金及市場禁入的懲罰。l 美國則要求進(jìn)入本國的通信

23、產(chǎn)品必須符合FCC PART15與68的要求；l 韓國則要求通信產(chǎn)品必須符合EMC要求，否則不發(fā)給入網(wǎng)證。l 中國家電產(chǎn)品已強(qiáng)制執(zhí)行EMC標(biāo)準(zhǔn)；通信電源產(chǎn)品2001年10月已開始執(zhí)行EMC標(biāo)準(zhǔn)，而公司部分產(chǎn)品開發(fā)受此影響，進(jìn)度推遲。另外產(chǎn)品的EMC性能好壞，還關(guān)系到產(chǎn)品的穩(wěn)定性，影響客戶滿意度；主要表現(xiàn)在：l 產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)考慮不周易引起內(nèi)部串?dāng)_，影響產(chǎn)品穩(wěn)定性；l 抗外部干擾能力差，工作難穩(wěn)定；l 產(chǎn)生干擾會引起客戶投訴。最后產(chǎn)品的EMC性能好壞還與產(chǎn)品的競爭力密切相關(guān)。相同的產(chǎn)品有還是沒有通過CE認(rèn)證在市場競爭中常?？梢云鸬?jīng)Q定性的作用。所以我們?yōu)榱藚⑴c國際競爭，成為國際化的大公司就必須進(jìn)

24、行產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)，解決產(chǎn)品的EMC問題。1.9 產(chǎn)品的認(rèn)證產(chǎn)品通過特定的測試流程，表明產(chǎn)品符合相應(yīng)政策、法令、法規(guī)的過程，稱產(chǎn)品認(rèn)證。以CE認(rèn)證為例，簡述產(chǎn)品認(rèn)證的基本流程如下：l 產(chǎn)品EMC、安規(guī)性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；l 提出認(rèn)證要求，聯(lián)系認(rèn)證公司（Competent Body）進(jìn)行認(rèn)證測試（自我宣稱方式不需要該步驟）；l 認(rèn)證公司給出認(rèn)證證書（COC）、報(bào)告；l 簽署符合性聲明（Declaration of Conformity，由專業(yè)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)）；l 在產(chǎn)品上貼上CE標(biāo)志；任何產(chǎn)品都要經(jīng)過測試，發(fā)表DOC聲明，加貼CE標(biāo)記才能最后進(jìn)入歐洲市場。其他國家的產(chǎn)品認(rèn)證過程也與此相似。CE標(biāo)記如下

25、圖所示，可按比例縮放。圖1-5 CE標(biāo)記圖小結(jié)：本節(jié)內(nèi)容中，電磁兼容概念、電磁干擾是本節(jié)的重點(diǎn)掌握內(nèi)容。思考題：電磁干擾的三要素？第2章 EMC基礎(chǔ)理論2.1 電磁騷擾的耦合機(jī)理2.1.1 引言電磁騷擾傳播或耦合，通常分為兩大類：即傳導(dǎo)騷擾傳播和輻射騷擾傳播。通過導(dǎo)體傳播的電磁騷擾，叫傳導(dǎo)騷擾；通過空間傳播的電磁騷擾，叫輻射騷擾。 2.1.2 電磁騷擾的常用單位騷擾的單位通用分貝來表示，分貝的原始定義為兩個(gè)功率的比：通常用dBm表示功率的單位，dBm即是功率相對于1mW的值： 通過以下的推導(dǎo)可知電壓由分貝表示為（注意有一個(gè)前提條件為R1=R2)： 通常用dBuV表示電壓的大小，dBuV即是電壓

26、相對于1uV的值。對于輻射騷擾通常用電磁場的大小來度量，其單位是V/m。通常用的單位是dBuV/m。2.1.3 傳導(dǎo)干擾共阻抗耦合由兩個(gè)回路經(jīng)公共阻抗耦合而產(chǎn)生，干擾量是電流i，或變化的電流di/dt。容性耦合在干擾源與干擾對稱之間存在著分布電容而產(chǎn)生，干擾量是變化的電場，即變化的電壓du/dt。感性耦合在干擾源與干擾對稱之間存在著互感而產(chǎn)生，干擾量是變化的磁場，即變化的電流di/dt。1. 共阻抗耦合干擾抑制方法1）讓兩個(gè)電流回路或系統(tǒng)彼此無關(guān)。信號相互獨(dú)立，避免電路的連接，以避免形成電路性耦合。2）限制耦合阻抗，使耦合阻抗愈低愈好，當(dāng)耦合阻抗趨于零時(shí)，稱為電路去耦。為使耦合阻抗小，必須使導(dǎo)

27、線電阻和導(dǎo)線電感都盡可能小。3）電路去耦：即各個(gè)不同的電流回路之間僅在唯一的一點(diǎn)作電的連接，在這一點(diǎn)就不可能流過電路性干擾電流，于是達(dá)到電流回路間電路去耦的目的。4）隔離：電平相差懸殊的相關(guān)系統(tǒng)（比如信號傳輸設(shè)備和大功率電氣設(shè)備之間），常采用隔離技術(shù)。2. 容性耦合干擾抑制方法為了抑制電容性干擾可以采取以下措施：1）干擾源系統(tǒng)的電氣參數(shù)應(yīng)使電壓變化幅度和變化率盡可能地??；2）被干擾系統(tǒng)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成低阻；3）兩個(gè)系統(tǒng)的耦合部分的布置應(yīng)使耦合電容盡量小。例如電線、電纜系統(tǒng)，則應(yīng)使其間距盡量大，導(dǎo)線短，避免平行走線；4）可對干擾源的干擾對象進(jìn)行電氣屏蔽，屏蔽的目的在于切斷干擾源的導(dǎo)體表面和干擾對象

28、的導(dǎo)體表面之間的電力線通路，使耦合電容變得最小；3. 感性耦合干擾抑制方法· 干擾源系統(tǒng)的電氣參數(shù)應(yīng)使電流變化的幅度和速率盡量??；· 被干擾系統(tǒng)應(yīng)該具有高阻抗； · 減少兩個(gè)系統(tǒng)的互感，為此讓導(dǎo)線盡量短，間距盡量大，避免平行走線，采用雙線結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)縮小電流回路所圍成的面積；· 對于干擾源或干擾對象設(shè)置磁屏蔽，以抑制干擾磁場。· 采用平衡措施，使干擾磁場以及耦合的干擾信號大部分相互抵消。如使被干擾的導(dǎo)線環(huán)在干擾場中的放置方式處于切割磁力線最?。ōh(huán)方向與磁力線平行），則耦合的干擾信號最??；另外如將干擾源導(dǎo)線平衡絞合，可將干擾電流產(chǎn)生的磁場相互抵消。2

29、.1.4 輻射干擾1. 近場和遠(yuǎn)場干擾通過空間傳輸實(shí)質(zhì)上是干擾源的電磁能量以場的形式向四周空間傳播。場可分為近場和遠(yuǎn)場。近場又稱感應(yīng)場，遠(yuǎn)場又稱輻射場。判定近場遠(yuǎn)場的準(zhǔn)則是以離場源的距離r也定的。r>/2 則為遠(yuǎn)場r</2 則為近場我們常用波阻抗來描述電場和磁場的關(guān)系，波阻抗定義為Zo=E/H在遠(yuǎn)場區(qū)電場和磁場方向垂直并且都和傳播方向垂直稱為平面波，電場和磁場的比值為固定值，為Zo=120=377歐。下圖為波阻抗與距離的關(guān)系。圖2-1 遠(yuǎn)場與近場2. 減少輻射干擾的措施減小輻射干擾的措施主要有：l 輻射屏蔽：在干擾源和干擾對象之間插入一金屬屏蔽物，以阻擋干擾的傳播。l 極化隔離：干

30、擾源與干擾對象在布局上采取極化隔離措施。即一個(gè)為垂直極化時(shí)，另一個(gè)為水平極化，以減小其間的耦合。l 距離隔離：拉開干擾源與被干擾對象之間的距離，這是由于志在近場區(qū)，場量強(qiáng)度與距離平方或立方成比例，當(dāng)距離增大時(shí)，場衰減很快。l 吸收涂層法：被干擾對象有時(shí)可涂復(fù)一層吸收電磁波的材料，以減小干擾。2.2 電磁干擾的模式2.2.1 共模干擾與差模干擾共模干擾（Common-mode）：兩導(dǎo)線上的干擾電流振幅相等，而方向相同者稱為共模干擾。圖2-2 共模干擾差模干擾（Differential-mode）：兩導(dǎo)線上的干擾電流，振幅相等，方向相反稱為差模干擾。圖2-3 差模干擾2.2.2 PCB的輻射與線纜

31、的輻射1. PCB的輻射圖2-4 PCB的輻射 PCB上有許多信號環(huán)路，由中有差模電流環(huán)也有共模電流環(huán)，計(jì)算其輻射強(qiáng)度時(shí)，可等效為環(huán)天線，輻射強(qiáng)度由下式計(jì)算：E=263*10-16f2AI/r其中 E:電場強(qiáng)度(V/m) f :電流的頻率(MHz) A:電流的環(huán)路面積(cm2) I :電流的強(qiáng)度(mA) r :測試點(diǎn)到電流環(huán)路的距離(m)2. 線纜的輻射圖2-5 線纜的輻射計(jì)算線纜的輻射強(qiáng)度時(shí)，將其等效為單極天線，其輻射強(qiáng)度由下式計(jì)算：E=12.6*10-7fIL/r其中 E:電場強(qiáng)度(V/m) f :電流的頻率(MHz) L:電纜的長度(m) I :電流的強(qiáng)度(mA) r :測試點(diǎn)到電流環(huán)路

32、的距離(m)以上兩式可以看出線纜的輻射效率遠(yuǎn)大于PCB的輻射效率。2.3 電磁屏蔽理論2.3.1 屏蔽效能的感念屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸?shù)囊环N技術(shù)，是抑制電磁干擾的重要手段之一。屏蔽有兩個(gè)目的，一是限值內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏出該內(nèi)部區(qū)域，二是防止外來的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域。電磁場通過金屬材料隔離時(shí)，電磁場的強(qiáng)度將明顯降低，這種現(xiàn)象就是金屬材料的屏蔽作用。我們可以用同一位置無屏蔽體時(shí)電磁場的強(qiáng)度與加屏蔽體之后電磁場的強(qiáng)度之比來表征金屬材料的屏蔽作用，定義屏蔽效能（Shielding Effectiveness，簡稱SE）： ，電場的屏蔽效能 ，磁場的屏蔽效能式中：為無屏蔽體時(shí)的電場

33、強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度， 為有屏蔽體時(shí)的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度。2.3.2 屏蔽體上孔縫的影響實(shí)際上，屏蔽體上面不可避免地存在各種縫隙、開孔以及進(jìn)出電纜等各種缺陷，這些缺陷將對屏蔽體的屏蔽效能有急劇的劣化作用。上節(jié)中分析的理想屏蔽體在30MHz以上的屏蔽效能已經(jīng)足夠高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工程實(shí)際的需要。真正決定實(shí)際屏蔽體的屏蔽效能的因素是各種電氣不連續(xù)缺陷，包括：縫隙、開孔、電纜穿透等。屏蔽體上面的縫隙十分常見，特別是目前機(jī)柜、插箱均是采用拼裝方式，其縫隙十分多，如果處理不妥，縫隙將急劇劣化屏蔽體的屏蔽效能。2.4 電纜的屏蔽設(shè)計(jì)如果導(dǎo)體從屏蔽體中穿出去，將對屏蔽體的屏蔽效能產(chǎn)生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是

34、電纜從屏蔽體中穿出。圖2-6 電纜穿透原理圖電纜穿透的作用是將屏蔽體內(nèi)外通過導(dǎo)線連通，等效于兩個(gè)背靠背的天線，對屏蔽體的屏蔽有極大的影響。為了避免電纜穿透對屏蔽體的影響，可以從幾個(gè)方面采取措施：l 采用屏蔽電纜時(shí)，屏蔽電纜在出屏蔽體時(shí)，采用夾線結(jié)構(gòu)，保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地，提供足夠低的接觸阻抗。l 采用屏蔽電纜時(shí)，用屏蔽連接器轉(zhuǎn)接將信號接出屏蔽體，通過連接器保證電纜屏蔽層的可靠接地。l 采用非屏蔽電纜時(shí)，采用濾波連接器轉(zhuǎn)接，保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。l 采用非屏蔽電纜時(shí)，電纜在屏蔽體的內(nèi)側(cè)（或者外側(cè)）要足夠短，使干擾信號不能有效地耦合出去，從而減小了電纜穿透的影響。

35、l 電源線通過電源濾波器出屏蔽體，保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。2.5 接地設(shè)計(jì)接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備電磁兼容性的重要手段之一。正確的接地既能抑制干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外輻射干擾；反之錯(cuò)誤的接地反而會引入嚴(yán)重的干擾，甚至使電子設(shè)備無法正常工作。2.5.1 接地的概念電子設(shè)備中的“地”通常有兩種含義：一種是“大地”，另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”。接地就是指在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)電位基準(zhǔn)間建立低阻的導(dǎo)電通路?！敖哟蟮亍本褪且缘厍虻碾娢蛔鳛榛鶞?zhǔn)，并以大地作為零電位，把電子設(shè)備的金屬外殼、線路選定點(diǎn)等通過接地線、接地極等組成的接地裝置與大地相連接?！跋到y(tǒng)基準(zhǔn)地”是指信號回路的基準(zhǔn)

36、導(dǎo)體（電子設(shè)備通常以金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩或粗銅線、銅帶作為基準(zhǔn)導(dǎo)體），并設(shè)該基準(zhǔn)導(dǎo)體電位為相對零電位，但不是大地零電位，簡稱為系統(tǒng)地。接地的目的有兩個(gè)：一是為了安全，稱為保護(hù)接地。電子設(shè)備的金屬外殼必須接大地，這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。二是為電流返回其源提供低阻抗通道。2.5.2 接地的種類實(shí)際上，各種地線都存在電氣上或是物理上的聯(lián)系，不一定有明確的劃分。在地系統(tǒng)中，有時(shí)一個(gè)地既承擔(dān)保護(hù)地，又承當(dāng)防雷地的作用；或既承擔(dān)工作地，又承當(dāng)保護(hù)地的作用。而不同功能的地連接，針對的電氣對象不同，其處理方式的側(cè)重點(diǎn)還會有所差異。1. 保護(hù)接地保護(hù)接地是為

37、了保護(hù)設(shè)備、裝置、電路及人身的安全，防止雷擊、靜電損壞設(shè)備，或在設(shè)備故障情況下，保護(hù)人身安全。因此在設(shè)備、裝置、電路的底盤及金屬機(jī)殼一定要采取保護(hù)接地。保護(hù)地保護(hù)原理是：通過把帶故障電壓的設(shè)備外殼短路到大地或地線端，保護(hù)過程中產(chǎn)生的短路電流使熔絲或空氣開關(guān)斷開，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人員安全的作用。2. 工作接地工作地是單板、母板或系統(tǒng)之間信號的等電位參考點(diǎn)或參考平面，它給信號回流提供了低的阻抗通道。信號質(zhì)量很大程度上依賴于工作接地質(zhì)量的好壞。由于受接地材料特性和其他技術(shù)因素的影響，接地導(dǎo)體的連接或搭接無論做的如何好，總有一定的阻抗，信號的回流會在工作地線上產(chǎn)生電壓降，形成地紋波，對信號質(zhì)量產(chǎn)生影

38、響；信號越弱，信號頻率越高，這種影響就越嚴(yán)重。盡管如此，在設(shè)計(jì)和施工中最大限度地降低工作接地導(dǎo)體的阻抗仍然是非常重要的。2.6 濾波設(shè)計(jì) 2.6.1 濾波電路的基本概念濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)，低通濾波器是電磁兼容抑制技術(shù)中普遍應(yīng)用的濾波器。為了減小電源和信號線纜對外輻射，接口電路和電源電路必須進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)。濾波電路的效能取決于濾波電路兩邊的阻抗特性，在低阻抗電路中，簡單的電感濾波電路可以得到40dB的衰減，而在高阻抗電路中，幾乎沒有作用；在高阻抗電路中，簡單的電容濾波電路可以得到很好的濾波效果，在低阻抗電路中幾乎不起作用。在濾波電路設(shè)計(jì)中，電容靠

39、近高阻抗電路設(shè)計(jì)，電感靠近低阻抗電路設(shè)計(jì)。電容器的插入損耗隨頻率的增加而增加，直到頻率達(dá)到自諧振頻率后，由于存在導(dǎo)線和電容器電極的電感在電路上與電容串聯(lián)，于是插入損耗開始下降。2.6.2 電源EMI濾波器電源EMI濾波器是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，它一端接電源，另一端接負(fù)載。在所關(guān)心的衰減頻帶的較高頻段，可把電源EMI濾波器看作是“阻抗失配網(wǎng)絡(luò)”。網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明，濾波器阻抗兩側(cè)端口阻抗失配越大，對電磁干擾能量的衰減就越是有效。由于電源線側(cè)的共模阻抗一般比較低，所以濾波器電源側(cè)的阻抗一般比較高。為了得到較好的濾波效果，對低阻抗的電源側(cè)，應(yīng)配高輸入阻抗的濾波器；對高輸入阻抗的負(fù)載側(cè)，則應(yīng)配低輸出阻抗的濾

40、波器。普通的電源濾波器對于數(shù)十兆以下的干擾信號有較好的濾波作用,在較高頻段,由于電容的電感效應(yīng),其濾波性能將會下降。對于頻率較高的干擾情況，要使用饋通式濾波器。該濾波器由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有良好的濾波特性，其有效頻段可以擴(kuò)展到GHz，因此在無線產(chǎn)品中使用較多。濾波器的使用，最重要的問題是接地問題。只有接地良好的濾波器才能發(fā)揮其濾波作用，否則是沒有價(jià)值的。濾波器使用要注意以下問題：l 濾波器放置在電源的入口位置；l 饋通濾波器要放置在機(jī)箱（機(jī)柜）的金屬壁上；l 濾波器直接與機(jī)柜緊密連接，濾波器下面不能涂保護(hù)漆；l 濾波器的輸入輸出引線不能并行，交叉。小結(jié)：本節(jié)主要講述了EMC的基本理論，電纜屏蔽設(shè)

41、計(jì)、電磁屏蔽理論、接地設(shè)計(jì)是重點(diǎn)內(nèi)容。思考題：接地的目的是什么？保護(hù)接地于工作接地的區(qū)別？第3章 系統(tǒng)安裝和維護(hù)3.1 系統(tǒng)安裝的EMC要求3.1.1 概述對設(shè)備的電磁騷擾性而言，設(shè)計(jì)是保證其性能的關(guān)鍵，但離開良好的系統(tǒng)安裝，再好的設(shè)備都可能有電磁兼容問題，因此系統(tǒng)的安裝對電磁兼容性是非常重要的。3.1.2 系統(tǒng)環(huán)境要求1. 電磁環(huán)境一般要求電場要求：在10KHz10GHz范圍內(nèi)，環(huán)境電磁場強(qiáng)度不超過130dBuv/m（見通信機(jī)房環(huán)境條件GF01495）在沒有條件判別是否環(huán)境滿足以上條件時(shí)，可參考以下要求：· 安裝位置遠(yuǎn)離大型電機(jī)、UPS電源、逆變器10m以上；· 遠(yuǎn)離變電

42、站20m以上；2. 靜電要求電信中心環(huán)境：環(huán)境靜電強(qiáng)度小于200V（見YD/T 75495 通信機(jī)房靜電防護(hù)通則）非電信中心環(huán)境： 環(huán)境靜電強(qiáng)度小于1KV3.1.3 防整機(jī)安裝機(jī)柜安裝注意事項(xiàng)：l 機(jī)柜所有螺釘要緊固適當(dāng)；l 機(jī)柜門等活動(dòng)部分與機(jī)柜接觸良好，沒有縫隙；l 并柜機(jī)柜在關(guān)門后，中間不留下縫隙；l 并柜互連線分布均勻，搭接良好，構(gòu)成一個(gè)等勢體；單板安裝注意事項(xiàng)：l 手抓單板前戴好帶防靜電手套，避免直接抓單板；l 戴好防靜電手腕，防靜電手腕要接地；l 取下的單板不要直接放在地上，桌子上等，要套上防靜電袋；l 拿單板時(shí)注意不要碰觸單板上的器件，最好是拿單板的邊沿；l 單板不可重迭迭放；電

43、纜安裝：l 電纜安裝時(shí)，手不可接觸連接器的芯線；l 保證系統(tǒng)接地良好，接地線符合規(guī)范要求；3.1.4 電纜布線要求電纜敷設(shè)一般原則:電磁發(fā)射電纜與電磁敏感電纜必須遠(yuǎn)離。最小間距遵循如下原則：其中D為不同類電纜束間距，d為各類電纜束的綁扎后的外徑最大值，要求D>10d。電纜盡量貼近機(jī)柜金屬體敷設(shè)，但要避開長縫和直徑大于5mm的開孔禁止線纜出入屏蔽機(jī)柜而無任何屏蔽或?yàn)V波措施。 線纜出入子架或機(jī)框應(yīng)盡量采取屏蔽措施或?yàn)V波措施。電纜敷設(shè)間距要求各類電纜敷設(shè)最小間距:表3-1 電纜敷設(shè)最小間距分類一類二類三類四類一類0mm150mm100mm200mm二類150mm0mm100mm150mm三類100mm100mm0mm150mm四類200mm150mm150mm0mm注：1、當(dāng)表4-2中的數(shù)值不滿足間距D>10d的準(zhǔn)則時(shí)，應(yīng)當(dāng)以該準(zhǔn)則為準(zhǔn)。 2、電纜的分類：一類電纜：電磁發(fā)射電纜。如220Vac電源線，一次電源-48Vdc輸出線，機(jī)柜-48Vdc電源線等。二類電纜：