電磁兼容-緒論

第一節(jié)電磁兼容的定義第二節(jié)電磁兼容標準與標準化組織第三節(jié)電磁兼容基礎(chǔ)第四節(jié)電磁兼容設(shè)計的基本原理第五節(jié)學(xué)習(xí)方法和教材選用第一章緒論一、電磁兼容的概念

按國家軍用標準GJB72-85“電磁干擾和電磁兼容名詞術(shù)語”，電磁兼容的確切定義為：設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中，一起執(zhí)行各自功能的共存狀。第一節(jié)電磁兼容（EMC）Electromagneticcompatibility這是什么意思？電磁兼容包含兩方面內(nèi)容：二、電磁兼容的含義1.設(shè)備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級

2.

它也不會使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級。

就這些嗎？是否能理解的更多呢

三、電磁兼容的發(fā)展

電磁兼容并非新生事物，德國希維賽德1881年寫的“論干擾”一文是重要的早期文獻。1889年英國郵電部門研究了通信干擾問題。到20世紀20年代以后，各工業(yè)先進的國家都日益重視電磁兼容研究，紛紛成立相關(guān)組織。20世紀40年代為解決飛機通信系統(tǒng)受到電磁干擾所造成的飛機事故，各國開始較系統(tǒng)的進行電磁兼容技術(shù)的研究。特別是美國頒布了一系列電磁兼容軍標和設(shè)計規(guī)范，使電磁兼容進入新的階段。20世紀60年代起，美、蘇、英等國家軍事部門都先后建立較完善的電磁兼容實驗室、電磁兼容分析中心，制定各種標準規(guī)范，研究各類武器系統(tǒng)在惡劣環(huán)境的電磁干擾問題。到80年代，國外電磁兼容標準從軍事轉(zhuǎn)向民用發(fā)展，發(fā)達國家投入了大量的人力物力，開辟試驗基地，建設(shè)屏蔽室，研究各種干擾測試方法和抑制措施，形成電磁兼容發(fā)展的高潮。

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，以半導(dǎo)體工業(yè)為基礎(chǔ)和支柱的微電子技術(shù)已滲透到社會生活的各個領(lǐng)域。一方面電器設(shè)備的急劇增長使設(shè)備承受的電磁干擾日益加重；另一方面設(shè)備復(fù)雜性和集成度的增長使設(shè)備的抗干擾能力不斷下降。設(shè)備安全性、可靠性和電磁兼容，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重大問題。因此聯(lián)合國確定電磁污染是繼空氣、水質(zhì)、噪聲之后的第四大環(huán)境污染。

早在1992年1月1日，歐洲就開始實行EMC指令，并在1996年1月1日正式強制實行。它要求凡是進入歐洲的各國的電器產(chǎn)品必須帶CE認證。美、英、法、德、意、日也幾乎同時實行相應(yīng)認證。因此電磁兼容已成為我國電子企業(yè)進入國際貿(mào)易的必由之路。

我國的電磁兼容工作起步較晚，與發(fā)達國家相比還比較落后。隨著1989年我國發(fā)布的“進口商品安全許可證認證制度以及2000年8月24日第一批實施電磁兼容安全認證的九類產(chǎn)品目錄的頒布，電磁兼容已成為我國現(xiàn)代企業(yè)、科研院所關(guān)注的熱點問題。一、電磁兼容標準問題的產(chǎn)生電磁兼容是一個環(huán)境問題，是處于同一個電磁環(huán)境的設(shè)備與系統(tǒng)之間的問題。然而處于同一個環(huán)境中的電子設(shè)備，并非總是來自于同一個生產(chǎn)制造商。當處于同一個環(huán)境中的電子設(shè)備不能兼容時，問題有誰解決？又如何解決？

如果沒有一個統(tǒng)一的標準？

第二節(jié)電磁兼容標準與標準化組織無休止的爭吵就會由此而生二、制定電磁兼容標準必須面對的問題

1、設(shè)備間相互干擾或環(huán)境中存在的電磁噪聲的類型是什么？2、設(shè)備所能允許產(chǎn)生的電磁噪聲的幅度?3、設(shè)備必須承受的電磁噪聲的幅度?標準的制定必須同時兼顧電磁噪聲的產(chǎn)生方與承受方，不能片面的強調(diào)一方而放任另一方。誰又有這樣的權(quán)威和資質(zhì)呢？三、電磁兼容的國際標準化組織世界上有很多機構(gòu)和組織都對電磁兼容問題開展研究，主要的標準化組織有：

國際電工委員會（IEC）國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）國際發(fā)供電聯(lián)盟（UNIPEDE）國際電報電話咨詢委員會（CCITT）國際無線電咨詢委員會（CCIR）國際電信聯(lián)盟（ITU）跨國電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）國際電工委員會（IEC）

IEC是1906年成立的，它是由各國民間制造商組成的關(guān)于電氣標準規(guī)范的國際組織。目的，在于促進電工、電子及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的標準化問題以及有關(guān)其它問題的國際合作和國際貿(mào)易。

IEC下設(shè)技術(shù)委員會（簡稱TC）和國際無線電干擾特別委員會（CISPR）等四個特別委員會，其中CISPR和TC77是兩個專門的電磁兼容技術(shù)委員會。CISPR的標準或出版物編號為CISPRXX（XX為號碼）；

TC77的標準或出版物編號為IEC61000-X-X。

CISPR標準或出版物（CISPRN）主要涉及以下對象的騷擾源：——所有類型的電子設(shè)備；——點火系統(tǒng)；——包括電氣牽引系統(tǒng)在內(nèi)的供電系統(tǒng)；——工科醫(yī)設(shè)備；——聲音和廣播電視接受機；——信息技術(shù)設(shè)備。TC77所制定的IEC61000系列主要涉及：

電磁環(huán)境、發(fā)射、抗擾度、試驗和測量技術(shù)、減緩措施等。

TC77A——低頻現(xiàn)象

TC77B——高頻現(xiàn)象

TC77C——大功率脈沖現(xiàn)象

我國對應(yīng)于CISPR的是1985年成立的全國無線電干擾標準化技術(shù)委員會，秘書處設(shè)在上海電器科學(xué)研究所。開展與IEC/CISPR相對應(yīng)的標準化工作，所屬有8個分委員會與CISPR的各分會相對應(yīng)，S分委員會是根據(jù)我國無線電通信工作的需要而設(shè)立的。到2002年，隨著CISPR的分會設(shè)置的變化，中國的全國無線電干擾標準化技術(shù)委員會的各分會也作了相應(yīng)的調(diào)整。四、我國的電磁兼容的標準化組織

為了加快我國EMC標準化工作，1996年成立了全國電磁兼容標準化聯(lián)合工作組，主要負責(zé)IEC/TC77的國內(nèi)技術(shù)歸口工作，推進對應(yīng)IEC61000系列有關(guān)EMC標準的國家標準制定和修訂工作。到2000年，成立了全國電磁兼容標準化技術(shù)委員會，秘書處設(shè)在武漢高壓研究所。到目前全國電磁兼容標準化技術(shù)委員會尚未成立分技術(shù)委員會。另外，還有一些產(chǎn)品或?qū)I(yè)的標準化技術(shù)委員會也參與制、修訂有關(guān)的電磁兼容標準，如“電壓、頻率”的專業(yè)標準化技術(shù)委員會，“工業(yè)自動化設(shè)備”的標準化技術(shù)委員會。

為了協(xié)調(diào)全國無線電干擾標準化技術(shù)委員會和全國電磁兼容標準化技術(shù)委員會工作，以及其他標準化技術(shù)委員會與電磁兼容有關(guān)的標準制、修訂工作，2000年成立了與IEC/ACEC相類似的全國電磁兼容標準化協(xié)調(diào)小組。五、我國的電磁兼容標準我國的電磁兼容標準或出版物包括國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)（或地方標準）等。這些標準或出版物中又分為強制性標準、推薦性標準，以及標準化指導(dǎo)性技術(shù)文件，分別用GB、GB/T和GB/Z表示。標準化指導(dǎo)性技術(shù)文件與IEC的技術(shù)報告作用相似。國家標準的命名：

國家標準的編號，是按國家主管部門的批準順序編制，包括發(fā)布日期和標準的性質(zhì)，即推薦性或強制性。我電磁兼容標準基本上引自國際標準。比如：CISPR標準、IEC61000系列、ITU的文件，以及美國軍標（MIL-STD）等。六、我國電磁兼容標準的組成1、基礎(chǔ)標準?，F(xiàn)行的國家標準中有19個基礎(chǔ)標準，涉及EMC術(shù)語、電磁環(huán)境、EMC測量設(shè)備規(guī)范和測量方法。這一類標準基本上是屬于推薦性標準。2、通用標準。現(xiàn)行的通用標準有4個，包括涉及在強磁場環(huán)境下對人體的保護要求，無線電業(yè)務(wù)要求的信號/干擾保護比。以及通用發(fā)射限值等。3、產(chǎn)品或產(chǎn)品類標準。在我國此類標準數(shù)量最大，約有39個。就國內(nèi)一般情況而言，含有（騷擾和抗擾度）限值的產(chǎn)品（類）標準均為強制性標準。六、我國電磁兼容標準的組成結(jié)構(gòu)七、系統(tǒng)間的電磁兼容標準

我國的國家標準還包括相當數(shù)量的系統(tǒng)間的EMC標準，它們主要規(guī)定了經(jīng)過協(xié)調(diào)的不同系統(tǒng)之間的EMC要求，主要是根據(jù)我國自己的研究成果而制定的。屬于此類標準的共有14個。

給我們講這些干什么有什么用？

電磁兼容不只是你我之間的事，也不只是一個國家的事。而是整個世界必須遵循共同的標準。離開了標準電磁兼容就無從談起。電磁兼容三要素：

噪聲問題的產(chǎn)生必須具備三個要素：噪聲源；耦合路徑；接收器。第三節(jié)電磁兼容基礎(chǔ)噪聲源耦合路徑接收器電磁兼容三要素一、噪聲源

噪聲源可以分為三大類：1、本征噪聲源，來源于物理系統(tǒng)的隨機波動，如：熱噪聲和散粒噪聲。好像有點牽強，信號太弱不足以引起電磁兼容問題2、人為噪聲源，如：電機、開關(guān)、數(shù)字電子設(shè)備、無線電發(fā)射裝置等。3、自然界噪聲源，如：雷電。說了半天還是不明白孫子兵法曰：知己知彼，百戰(zhàn)不殆。對于我們來說關(guān)鍵的是：噪聲的幅度、噪聲信號的形式、頻譜范圍你說這些有什么用??？這的確是電磁兼容的關(guān)鍵問題，也是首要問題。國際標準化組織經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)為我們回答了這些問題。問題的答案就在電磁兼容標準之中。主要的電磁兼容標準：

標準名稱國際標準國家標準靜電抗擾度IEC61000-4-2GB/T17626.2-1998射頻電磁場抗擾度IEC61000-4-3GB/T17626.3-1998快速瞬變脈沖群抗擾度IEC61000-4-4GB/T17626.4-1998浪涌抗擾度IEC61000-4-5GB/T17626.5-1999射頻場感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度IEC61000-4-6GB/T17626.6-1998工頻磁場抗擾度IEC61000-4-8GB/T17626.8-1998脈沖磁場抗擾度IEC61000-4-9GB/T17626.9-1998阻尼振蕩波磁場抗擾度IEC61000-4-10GB/T17626.10-1998電壓跌落抗擾度IEC61000-4-11GB/T17626.11振蕩波抗擾度IEC61000-4-12GB/T17626.12-1998諧波電流發(fā)射IEC61000-3-2GB17625.1-1998電壓波動和閃爍IEC61000-3-3GB17625.2-1998工科醫(yī)射頻設(shè)備電磁騷擾CISPR11:1990GB/T4324-1996車船火花點火發(fā)動機電磁騷擾CISPR12:1990GB14023-1992聲音電視廣播接收機的電磁騷擾CISPR13:1996GB13837-1997家用電動設(shè)備、電器電磁騷擾CISPR14:1993GB4343-1995電氣照明和類似設(shè)備電磁騷擾CISPR15:1996GB17743-1999信息技術(shù)設(shè)備的電磁騷擾CISPR22:1997GB9254-1998

也太多了！能不能說點關(guān)鍵的阿？在眾多的電磁兼容標準之中，以下三個標準是我們必須首要掌握的，它們幾乎始終存在于電磁兼容環(huán)境當中。

1、IEC61000-4-4電快速舜變脈沖群抗擾度試驗（EFT）

Electricalfasttransient/burstimmunitytest

2、IEC61000-4-2靜電放電抗擾度試驗（ESD)

Electrostaticdischargeimmunitytest

3、IEC61000-4-5浪涌（沖擊）抗擾度試驗(SURGE)

Surgeimmunitytest二、耦合路徑電磁騷擾有三個傳播途徑：1、輻射噪聲源如果不是處在一個全封閉的金屬殼內(nèi)，它就可以以無線電磁波的方式向空間輻射。輻射的場強決定于噪聲源電流的強度、等效輻射阻抗以及噪聲源頻率。如果噪聲源的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強度與噪聲源的波長有關(guān)。當孔洞的大小與波長可比時，可形成輻射源向空間輻射。輻射場中的金屬物體還可以形成二次輻射。2、傳導(dǎo)噪聲源通過與其相連的導(dǎo)線傳播，也可以通過公共阻抗或接地回路耦合。接地回路耦合

3、感應(yīng)耦合當噪聲源頻率較低時，電磁波的輻射能力有限。同時噪聲源又不直接與其它的導(dǎo)體連接。此時，噪聲源可以通過與其相鄰的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)耦合。感應(yīng)耦合可以通過電場以電容耦合的形式出現(xiàn)，或通過磁場以電感耦合的形式出現(xiàn)。電容耦合電感耦合一、電磁兼容設(shè)計的目的1、確保設(shè)備不產(chǎn)生超出電磁兼容標準規(guī)范的噪聲源。2、設(shè)備要能夠承受電磁兼容測試中所規(guī)定的噪聲騷擾。第四節(jié)電磁兼容設(shè)計的基本原理這有誰不知道阿？目的很明確，你真的理解了么

電磁兼容設(shè)計在電子產(chǎn)品設(shè)計過程中所處的時期不同，電磁噪聲抑制的費用也不同。二、電磁兼容設(shè)計的成本電磁兼容成本產(chǎn)品開發(fā)時間設(shè)計階段測試階段生產(chǎn)階段方法成本

電磁兼容設(shè)計應(yīng)當貫穿整個電子產(chǎn)品設(shè)計過程之中

電磁兼容補救，將是電子工程師難以擺脫的噩夢三、電磁噪聲的模式

電磁噪聲可以分為：差模噪聲和共模噪聲。電磁噪聲的模式

電磁兼容常用的設(shè)計方法有：分離、隔離、屏蔽、接地、濾波和保護。

目的在于：隔斷干擾的傳播途徑、提高弱電設(shè)備的抗干擾能力。四、電磁兼容設(shè)計的方法為什么不對噪聲源進行處理呢？

噪聲通常是無法消除的，它只能被盡量減小到不再形成干擾的程度。

不存在單一的電磁兼容的解決方案，通常需要對各種方案進行比較折中。分離常用的方法是：幾何位置分開。1、分離幾何位置分開：是將工作電壓不同(有時是不同能量水平)的電路應(yīng)在幾何位置上分開布置。

–這些分離的電纜應(yīng)根據(jù)其功能進行接地，并分開一定的距離

–當不相同的電路平行布置在相同電纜托架上時，應(yīng)采用接地的金屬隔板將兩種電路隔離。

幾何位置分開是用來削弱電路之間噪聲耦合的有效措施。隔離就是電氣隔離，是將不同功能的電路進行電氣的絕緣，以阻斷噪聲信號的傳導(dǎo)。

2、隔離電氣隔離的基本方法有：光耦隔離和變壓器隔離。光耦隔離變壓器隔離：常用于平衡信號電路，如果在線對的兩端安裝隔離變壓器，線對將使終端設(shè)備與低頻地電位隔離。隔離變壓器只能用于交流電路。變壓器隔離

屏蔽性質(zhì)的分類，從要屏蔽的電磁場的性質(zhì)來劃分:

–電場屏蔽

–磁場屏蔽

–電磁場屏蔽3、屏蔽

從屏蔽體的結(jié)構(gòu)分類:

–完整屏蔽體屏蔽(屏蔽室或屏蔽盒等)

–非完整屏蔽體屏蔽(帶有孔洞、金屬網(wǎng)、波導(dǎo)管

及蜂窩結(jié)構(gòu)等)

–編織帶屏蔽(電纜等)

屏蔽的基本原理-電場屏蔽

電場屏蔽的目的，是為了消除或抑制由于電場耦合引起的干擾。電場屏蔽磁場屏蔽A-靜磁場屏蔽的基本原理?靜磁場：磁力線所通過的路徑稱為磁路。磁力線主要集中在低磁阻的磁路通過。?磁場的屏蔽：主要利用高磁導(dǎo)率的材料，如鐵、鎳鋼、坡莫合金等。這些高磁導(dǎo)率的材料具有很低的磁阻將磁力線封閉在屏蔽體內(nèi)。?低頻交變磁場：磁屏蔽的原理同靜磁屏蔽一樣，利用高磁導(dǎo)材料作屏蔽體，將磁場約束在屏蔽體材料內(nèi)。靜磁場屏蔽

磁場的屏蔽不同于電場的屏蔽，屏蔽體接地與否不影響磁屏蔽的效果；但磁屏蔽體對電場也起一定的屏蔽作用，因此一般也接地為了獲得好的磁屏蔽效果，必須保證磁路的暢通，即小的磁阻–當屏蔽盒需要開狹縫時，狹縫不能切斷磁路。

--即狹縫只能與磁通的方向一致，而不能與磁通的方向垂直，否則將影響磁屏蔽的效果屏蔽盒開狹縫

?高頻磁場會在屏蔽殼體表面感生渦流，從而產(chǎn)生反磁場來抵消穿過屏蔽體的原來的磁場。

?增強屏蔽體旁邊的磁場，使磁力線繞行而過。磁場屏蔽B-高頻磁場屏蔽高頻磁場屏蔽電磁場屏蔽

?一般在遠離干擾源的情況下，電磁干擾均是電場和磁場同時存在的高頻輻射電磁場?存在兩種特殊情況，我們可以分別按電場屏蔽和磁場屏蔽來考慮：?對于高電壓、小電流的干擾源，近場以電場為主，其磁場分量可以忽略?對于低電壓、大電流的干擾源，近場以磁場為主，其電場分量可以忽略?電磁屏蔽：當頻率較高，或在離干擾源較遠的地方(即遠場條件)不論干擾源本身特性如何，均可看作平面波電磁場，此時電場和磁場都不可忽略?高頻電磁屏蔽的原理主要依據(jù)電磁波到達金屬屏蔽體時產(chǎn)生的反射及吸收作用

?波阻抗相差愈大，由反射引起的損耗也愈大；而反射和頻率有關(guān)，頻率愈低，反射愈嚴重

?電磁波在穿透屏蔽體時的能量吸收損耗主要是由于渦流引起的。渦流的作用：

–產(chǎn)生反磁場來抵消原干擾磁場

–產(chǎn)生熱損耗，因此，頻率越高，屏蔽體越

厚，渦流損耗也越大電磁場屏蔽?屏蔽效應(yīng):–不同設(shè)備,不同頻率，不同目的采用不同屏蔽方式。對于電纜，可以采用金屬管道、銅編織帶、銅帶或鋁聚酯薄膜。對于元件，可以采用導(dǎo)電的外殼。–對于直流或低頻電場，可以將靈敏元件布置在高導(dǎo)電性的材料中來實現(xiàn)靜電屏蔽，一般將高導(dǎo)電性的材料接地，能維持等電位。?屏蔽效應(yīng):

–電場屏蔽效應(yīng)為：SE=20lgE1/E2–磁場屏蔽效應(yīng)為：SH=20lgH1/H2