EMC基础知识.docx

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EMC基础知识

EMC基础知识

目录

课程说明1

课程介绍1

培训目标1

参考资料1

1序论2

1.1电磁兼容概述2

1.2电磁兼容性的基本概念2

1.2.1电磁骚扰与电磁干扰2

1.2.2电磁兼容性（EMC-ElectromagneticCompatibility）3

1.2.3电磁兼容常用名词术语3

1.3电磁干扰4

1.3.1电磁干扰三要素4

1.3.2电磁兼容研究的主要内容4

1.4基本的电磁兼容控制技术5

1.5电磁兼容标准5

1.5.1电磁兼容标准的制订5

1.5.2EMC标准拟订的理论基础7

1.5.3电磁兼容标准的分类7

1.5.4产品的电磁兼容标准遵循原则8

1.6电磁兼容测试技术简介9

1.6.1概述9

1.6.2EMC测试项目9

1.6.3电磁发射9

1.6.4抗扰性EMS9

1.7EMC测试结果的评价10

1.8产品EMC设计的重要性10

1.9产品的认证11

小结：

12

思考题：

12

2EMC基础理论13

2.1电磁骚扰的耦合机理13

2.1.1引言13

2.1.2电磁骚扰的常用单位13

2.1.3传导干扰15

2.1.4辐射干扰16

2.2电磁干扰的模式17

2.2.1共模干扰与差模干扰17

2.2.2PCB的辐射与线缆的辐射18

2.3电磁屏蔽理论20

2.3.1屏蔽效能的感念20

2.3.2屏蔽体上孔缝的影响20

2.4电缆的屏蔽设计20

2.5接地设计21

2.5.1接地的概念21

2.5.2接地的种类22

2.6滤波设计23

2.6.1滤波电路的基本概念23

2.6.2电源EMI滤波器23

小结：

24

思考题：

24

3系统安装和维护25

3.1系统安装的EMC要求25

3.1.1概述25

3.1.2系统环境要求25

3.1.3防整机安装25

3.1.4电缆布线要求26

3.2系统维护28

3.2.1防静电要求28

3.2.2系统检视28

3.2.3系统干扰问题的处理28

小结：

29

思考题：

29

课程说明

课程介绍

本课程分三个章节，分别从概念，基本理论和系统方面简单介绍了EMC的基本概念、标准、测试内容，产品认证和电磁兼容的基本理论，最后介绍了系统安装和维护中的EMC问题。

本教材主要针对系统使用维护类工程师，对EMC设计方面的内面较少，仅需了解即可。

培训目标

学完本课程后，学员能够：

掌握EMC的基本概念；

了解电磁兼容基本理论和方法；

掌握安装、维护工作中需注意的EMC问题点。

参考资料

屏蔽电缆EMC设计规范

课程LA000201

EMC基础知识

ISSUE1.0

1序论

1.1电磁兼容概述

电磁兼容是一门新兴的综合性学科。

电磁兼容学科主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子设备和元器件都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。

我公司的电磁兼容研究主要针对电气电子设备，同时也涉及到如生产中的静电放电、电磁辐射对人体的影响等方面。

1.2电磁兼容性的基本概念

1.2.1电磁骚扰与电磁干扰

电磁骚扰是指任何可能引起设备性能降低或对有生命物质产生损害作用的电磁现象。

由机电或其他人为装置产生的电磁骚扰，称为人为骚扰；来源于自然现象的电磁骚扰，称为自然骚扰。

电磁干扰则是指由电磁骚扰引起的设备或传输通道性能的下降。

所以骚扰和干扰的含义是不同的。

从概念上讲，骚扰是一种电磁能量，干扰是骚扰产生的结果或后果。

电磁干扰产生于骚扰源；大量骚扰源的存在造成电磁环境污染，导致电磁兼容性问题尖锐化。

主要表现在：

同时工作的电子设备的总数在增长，电子设备的数量每4~5年增加一倍；

发射机的功率在增加，如某些雷达的发射脉冲功率达几十甚至几百兆瓦;

许多无线电频段严重超载，以致对不同类型的电子设备不得不多次反复使用同一频段；

电子设备在运行时产生的电磁骚扰电平不断提高。

如某些医疗设备运行时产生的干扰电平可达每米几百伏。

1.2.2电磁兼容性（EMC-ElectromagneticCompatibility）

电子设备受电磁骚扰的影响而出现故障或性能降级，就称为设备对电磁骚扰敏感。

如何在设备与电磁环境之间寻求一种协调的关系和共存的条件，这就是电磁兼容性技术。

1.2.3电磁兼容常用名词术语

为了描述电磁骚扰与电磁兼容性，需要引入许多名词术语，国家军用标准GJB72-85《电磁干扰和电磁兼容名词术语》一书有详细的内容，这里我们仅选其中的一部分介绍给大家。

电磁兼容性EMC（ElectromagneticCompatibility）

设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不允许的降级；也不会使同一电磁环境中其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。

电磁干扰EMI（ElectromagneticInterference）

电磁骚扰导致电子设备相互影响，并引起不良后果的一种电磁现象。

辐射发射RE（RadiatedEmission）

通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。

传导发射CE（ConductedEmission）

沿电源或信号线传输的电磁发射。

电磁敏感性EMS（ElectromagneticSusceptibility）

设备暴露在电磁环境下所呈现的不希望有的响应程度。

即设备对周围电磁环境敏感程度的度量。

电磁敏感意味着电磁环境已经造成设备性能的降低。

辐射敏感度RS（RadiatedSusceptibility）

对造成设备性能降级的辐射骚扰场的度量。

传导敏感度CS（ConductedSusceptibility）

当引起设备性能降级时，对从传导方式引入的骚扰信号电流或电压的度量。

1.3电磁干扰

1.3.1电磁干扰三要素

电磁骚扰源，指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象；

耦合途径或称耦合通道，指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上，并使该设备产生响应的媒介；

敏感设备，指对电磁骚扰产生响应的设备。

所有的电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的。

把它们称为电磁干扰三要素。

如下图所示。

图1-1电磁骚扰三要素

由电磁骚扰源发出的电磁能量，经过某种耦合通道传输到敏感设备，导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。

这一作用过程及其效果，称为电磁干扰效应。

1.3.2电磁兼容研究的主要内容

电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰的三要素进行的，即对电磁骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究。

骚扰源的研究包括其发生的机理、时域和频域的定量描述，以便从源端来抑制干扰的发射，通常采用滤波技术来限制骚扰源的频谱宽度和幅值。

骚扰的耦合通道有二条：

1，通过空间辐射；2，通过导线传导。

辐射发射主要研究在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规律以及在近场条件下的电磁耦合。

通常采用屏蔽技术来阻断骚扰的辐射。

传导发射讨论骚扰延导线传输的影响。

通常传导发射通过公共地线、公共电源线和互连线而实现。

电磁兼容的研究内容还包括电磁兼容控制技术、测量技术、分析预测等。

1.4基本的电磁兼容控制技术

最常用也是最基本的电磁兼容控制技术是屏蔽、滤波、接地。

此外平衡技术、低电平技术等也是电磁兼容的重要控制技术。

随着新工艺、新材料、新产品的出现，电磁兼容控制技术也得到不断的发展。

1.屏蔽

主要用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合形成的电磁噪声传播途径，这三种耦合又对应于静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽，衡量屏蔽的质量采用屏蔽效能这一指标。

2.滤波

在频域上处理电磁噪声的一种技术，其特点是将不需要的一部分频谱滤掉。

3.接地

提供有用信号或无用信号，电磁噪声的公共通路。

接地的好坏则直接影响到设备内部和外部的电磁兼容性。

1.5电磁兼容标准

为了确保设备及其各单元必须满足的电磁兼容工作特性，国际有关机构、各国政府和军事部门以及其他相关组织制定了一系列的电磁兼容性标准。

标准对设备电磁骚扰发射和电磁抗扰度作出了规定和限制。

电磁兼容性标准是进行电磁兼容性设计的指导性文件，也是电磁兼容性试验的依据，因为试验项目、测试方法和极限值等到都是标准给定的。

1.5.1电磁兼容标准的制订

电磁兼容标准主要通过标准化组织来制订，国际上制定电磁兼容的主要标准化组织如下表所示。

表1-1

国际上主要标准化组织和标准

国家或组织

制订单位

标准名称

IEC

CISPR

CISPRPub.XX

TC77

IECXXXXX

欧共体

CENELEC

ENXXXXX

美国

FCC

FCCPartXX

MIL

MIL-STD.XXX

德国

VDE

VDEXXX

日本

VCCI

VCCI

IEC（国际电工委员会）有两个平等的组织制订EMC标准，即CISPR（国际无线电干扰特别委员会）和TC77（第77技术委员会）。

CENELEC（欧洲电工标准化委员会）由欧共体委员会授权制订欧洲标准EN（EuropeanNorm）。

FCC（美国联邦通信委员会）主要制订民用标准，关于电磁兼容的标准主要包括在FCCPart15和FCCPart18中。

MIL-STD是美国军用标准。

德国的VDE（电气工程师协会）是世界上最早建立电磁兼容标准的组织之一。

日本的VCCI（干扰自愿控制委员会）是民间机构，其标准与CISPR和IEC标准一致。

我国的EMC标准化工作是在国家技术监督局的领导下进行的。

国内标准以GB、GB/T开头。

我国自从1983年发布第一个EMC标准（GB3907－1983）以来，至今已发布了47个有关的国家标准，其中32个强制，15个推荐。

我国的EMC标准绝大多数引进国际标准。

其来源包括：

国际无线电干扰特别委员会出版物。

例如GB/T6113，GB14023

国际电工委员会。

例如GB4365，GB/T13926

部分引自美国军用标准。

例如GB15540

部分引自国际电信联盟有关文件。

例如GB/T15658

引自国外先进标准。

例如GB6833

根据我国自己的科研成果制定的标准,例如GB/T15708为了世界贸易的需要，我国的很多EMC标准都采用了CISPR和IEC标准。

实际上，世界上大多数国家采用CISPR和IEC的标准。

1.5.2EMC标准拟订的理论基础

EMC标准的主要内容之一就是规定电磁骚扰和电磁抗扰度的极限值，极限值的制订在理论上应该满足下图所示的原则：

图1-2EMC标准拟订的理论基础

EMI和EMS是相互对立的两个方面，上图说明，设备的EMI极限值与EMS极限值之间应该留有足够的余量（IM），即设备EMI发射要小于其抗扰度（EMS），这样设备才有足够的抗干扰能力。

另一方面，设备的EMI、EMS实测值应该与极限值之间有足够的余量。

比如在EN300386标准中，辐射发射的极限值（EMILimit）为40dBuV/m，而辐射抗扰度极限值为130dBuV。

由此可见，EMI、EMS极限值之间余量的重要性。

1.5.3电磁兼容标准的分类

电磁兼容标准可以分为：

基础标准、通用标准、产品类标准和专用标准。

基础标准是制订其他EMC标准的基础，它描述了EMC现象，规定了电磁骚扰发射和抗扰度的测试方法、测试设备和布置，同时定义了试验等级和性能判据，但并不涉及到具体的产品。

例如：

IEC61000－X－X系列标准。

产品类标准和专用标准是针对某种产品系列和专用产品的EMC测试而制订的。

它