首先咱们来看看什么是EMC。EMC指的是电磁兼容性,其指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备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(EMI:电磁兼容);另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性(EMS:电磁敏感性)


EMC的主要内容。
各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响,在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。
20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨,主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术,并在此基础上根据技术经济最合理的原则,对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定,使处于同一电磁环境的设备都是兼容的,同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。


  • 内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰,包括以下几种:

(1)工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰;(与工作频率有关)
(2)信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合,或导线之间的互感造成的干扰;
(3)设备或系统内部某些元件发热,影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰;
(4)大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

  • 外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰,包括以下几种:

(1)外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统;
(2)外部大功率的设备在空间产生很强的磁场,通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统;
(3)空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰;
(4)工作环境温度不稳定,引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰;
(5)由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。


EMC设计要求。
①明确系统的电磁兼容指标。电磁兼容设计包括本系统能保持正常工作的电磁干扰环境和本系统干扰其它系统的允许指标。
②在了解本系统干扰源、被干扰对象、干扰途径的基础上,通过理论分析将这些指标逐级分配到各分系统、子系统、电路和元件、器件上。
③根据实际情况,采取相应措施抑制干扰源,消除干扰途径,提高电路的抗干扰能力。
④通过实验来验证是否达到了原定的指标要求,如未达到则进一步采取措施,循环多次,直至达到原定指标为止。

EMC设计。
由于微电脑的依存度正不断提高,设备的大量使用,复杂了我们的电磁环境,因此外来的干扰如脉冲噪声、放射电磁场、静电、雷击、电压变动等,所引发的误动作产生当机甚至破坏的情形,如无线电的通讯、雷达、大哥大、电视游乐器⋯⋯等,往往干扰到电视,甚至于造成医疗器材使用中的误动作,影响到飞航的安全。
国际上对于电子、电器、工业设备产品的抗扰性测试日渐重视,且趋向整合以IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)国际规格为测试标准,欧洲共同体率先制定EMC防治法规,于1996年起全面实施抗扰测试。

1.电源方面

  • 三相入力电源在NFB(无熔丝断路器)与变压器间装噪声滤波器(NoiseFilter),此滤波器的输入线愈短愈好。
  • 电源及大电流导线紧贴电气箱之底部,并沿着边角布线。
  • 开关式电源供应器加装隔离罩以防辐射性发射干扰,滤波器选用器选用π型或T型可抑制宽波段噪声,陶铁磁体(Ferrite)材质可抑制射频噪声。
  • 电源线两端考虑采隔离接地,以免接地回路(GroundLoop)形成共同阻抗耦合(CommonImpedance Coupling)将噪声耦合至信号线。
  • 电源线与信号线尽量采用隔离或分开配线。
  • 电源变压器应加隔离(Shielding),外壳须接地良好。
  • 单相AC控制线建议采用绞线。
  • 直流导线建议使用绞线来配线。
  • 避免将电源与信号线接至同一接头。


2.信号线方面

  • 信号输入线与输出线应避免排在一起造成干扰。
  • 应将CABLE剩余不用之线单端接地,以避免形成感应回路。
  • 接近电源线附近的信号线考虑采用捻合(Twist)。
  • 不同类别的信号线避免混杂接在一个连接头上,宜按类别分类并加地线隔离。
  • 输入信号线与输出线尽量避免同在一个接头上,如不能避免时应将输入与输出信号错开。
  • 敏感性较高之低准位信号线,除采用绞线外可加隔离遮蔽。


3.模拟信号方面

  • 高频的类比信号及脉波信号线建议采用隔离线。
  • 高频类比信号线采用同轴式隔离线,低频之类比信号线采用绞线,必要时可外加隔离遮蔽,绝不可使用同轴隔离线。
  • 连接头安装位置须清洁处理,接头及金属面的接触电阻须小于2.5m欧姆。
  • 类比电路干扰以波形失真为主,抑制方法主要在滤波器选用的特性,例如;带宽、频率响应值。
  • 类比信号线与数位排线必须相互垂直。


4.数字信号

  • 避免使用未隔离遮蔽的导线来传送数位信号,宜使用多股绞线外加隔离线。
  • 数位电路干扰以外在磁场干扰为主,应加隔离措施。
  • 数位电路易受高能电场干扰,须使用隔离线隔离,以能防止1∼10MHz频段之高能电场200V/m干扰为最佳隔离选择。
  • 数位电路以抑制邻近电路脉波与尖波(Spikes)干扰为主。
  • 数位电路传送避免使用过长且未加隔离之导线。


5.电路设计方面

  • 具干扰性的回路,如时脉、驱动器、交换式电源的ON和OFF、振荡器式控制信号,应加隔离遮蔽。
  • 各型PCB电路设计尽可能选用低噪声零组件,且须考虑噪声变化与环境温度变化之关系。
  • 陶铁磁体铁芯(Ferritecore)适用于高频滤波,但须注意经由此线圈负载功率损耗。
  • 稳压器须考虑抑制线路间共通阻抗耦合(CommonImpedance Coupling)EMI问题。
  • 振荡器本身输出越小越好,如须要较大输出,宜由放大器放大。
  • 功率放大应予隔离以防止辐射性发射。
  • 电解质电容器适于清除高涟波(HighRipple)及暂态电压(Transient Voltage)变化。

动力线的干扰有低压(或瞬间断电)超压及突波,这些干扰通常来自于电力开关的动作、重负载的开与关之瞬间、功率半导体动作、保险丝烧断时、雷电感应…等。
须考虑下述项目来抑制:

  • 使用电源滤波器。
  • 适当的电力分配。
  • 受干扰的装置改用另一电路。
  • 将电子零件及滤波器适当的包装。
  • 使用隔离变压器。
  • 装置压敏电阻。
  • 交流电磁接触器线圈、电磁阀,皆须联结火花消除器。
  • 电磁开关之热电驿输出侧须联结三相火花消除器。
  • 直流继电器线圈联结二极管,以供反相电压保护。
  • 火花消除器距离负载侧愈近愈好。
  • 把突波吸收器装于电路开关和噪声滤波器之间,线与线间,线与接地之间,将能有效吸收突波。



术语。

  • EMC:(Electromagnetic compatibility)电磁兼容性
  • EMI:(Electromagnetic interference)电磁干扰
  • EMS:(Electromagnetic Susceptibility)电磁敏感度
  • RE:(Radiated emission)辐射骚扰(俗称:电磁辐射、辐射发射)
  • CE:(Conducted emission)传导骚扰(俗称:传导发射)
  • CS:(Conducted Susceptibility)传导骚扰抗扰度
  • RS:(Radiated Susceptibility)射频电磁场辐射抗扰度
  • ESD:(Electrostatic discharge)静电放电
  • EFT/Burst:(Electrical fast transient burst)电快速瞬变脉冲群
  • RFI:(Radio Frequency Interference)无线电频率干扰
  • ISM:(Industrial Scientific Medical)工业、科学、医疗用射频设备



标准。
美国FCC

  • A等级的产品是适用于商业、工业与工作环境的数码产品,而非消费者日常或在家使用的产品;A等级产品的电压层级为10米。
  • B等级的数码产品则不仅适合家用,也可在其它环境下使用。大致来说,B等级的标准较A等级更为严苛。B等级电压层级为3米。
  • 假设待测物(DUT)超过这些限度,则多余能量必须降至表2所列出的限度以下。如果电磁干扰能量只是刚好低于规定限度是非常危险的,因为这些能量会由于制造过程与环境的改变稍微提高。特别指出的是,在第五谐波上降低过量的特定干扰频率是件十分困难的事情,如果企业强行将安全限度提升至4dB,则将使问题更加严重。

欧洲ESTI

  • 辐射耐受性测试(RadioFrequencyElectromagneTIeField):主要为仿真无线电波、电台信号对产品的影响;
  • 静电测试(ElectrostatieDiseharge):主要为模拟人体所带静电或手持工具对产品的影响;
  • 电性快速瞬时干扰耐受测试任(FastTransients,commONMode):本试验目的为验证产品的电源线,信号线(控制线)遭受重复出现的快速瞬时脉冲时的耐受程度;
  • 电磁传导耐受测试(Radio Frequency,common Mode):本试验为验证产品对射频产生器通过电源线传导的噪声耐受程度;
  • 电压瞬断变异耐受测试(Voltage DIPsand Interuptions):本试验为验证产品通过电源线仿真电压变化的耐受程度;
  • 雷击耐受性测试(Surges):本试验为针对产品在操作状态下,电源线或通信端口承受开关或雷击瞬时过电压/电流突波的耐受程度。


国标GB

  • CISPR15:2005电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法
  • GB/T19287电信设备的抗扰度通用要求
  • YD/T1536.1电信设备的电磁信息安全性要求和测量方法
  • YD/T1312无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法
  • GB1565城市无线电噪声测量方法
  • GB6833电子测量仪器电磁兼容试验规范
  • GB/T17626电磁兼容试验和测量技术
  • GB/T12572-2008无线电发射设备参数通用要求和测量方法
  • GB/T26256-20102.4GHz频段无线电通信设备的相互干扰限制与共存要求及测试方法
  • GB/T21646-2008400MHz频段模拟公众无线对讲机技术规范和测量方法
  • GB8702-1988电磁辐射防护规定
  • GB9175-88环境电磁波卫生标准
  • GB12638-90微波和超短波通信设备辐射安全要求



EMC现状。
能看到这里,说明可能是从事相关专业或者说是对EMC比较感兴趣的。那么接下来才是我要讲的问题是,EMC的现状如何。
从目前的现状来看,EMC其实是一个不容乐观的现状。转个话题,党的十九大精神是什么你知道吗,是“不忘初心,牢记使命”。那EMC最初的初心是什么还记得吗?
EMC是一个很复杂而又系统的工作,从一个产品的设计之初就应积极考虑到并且配合这产品的生产测试整个流程。而目前的现状呢,有多少公司,是设计好产品为了过个什么欧标,过个认证才去做EMC的呢。在产品DEMO做出来后在及时修补,甚至有专门负责过认证的公司,专门负责这样一套流程,有钱愿意掏钱就能过认证。
诚然,一个好产品的诞生是需要不断打磨的,但在这个快节奏而又利益的世界里,能做到的真的不多,这样仔细看看EMC你会发现,其实真正认真做过EMC的好像也没有多少个公司吧。我想——认真系统去做这样一套研发流程,用心去做符合标准的产品,这个过程应该就是所谓的“企业文化”的体现吧。