文章來源：睞芯科技EMC

原文作者：MX

本文主要介紹電磁兼容基礎

介紹Introduction

電磁兼容性(EMC)確保多個電子設備在相同的電磁環境中能夠正常工作，不會相互干擾。

圖1-EMC組件

電磁干擾Electromagnetic Interference

電磁干擾Electromagnetic Interference(EMI)是一種在另一個電子設備中引起干擾的電磁發射。EMI涵蓋了整個電磁頻譜，但最適用于10 kHz至10 GHz頻率范圍內的現代電子設備。電磁干擾可以來自有意或無意的來源，連續或間歇，在單個頻率或寬范圍的頻率上。

無意的EMI源包括開關模式電源(SMPS)、數字設備、有刷直流電機、高壓點火系統和熒光燈。開關電源是最常見的無意電磁干擾源;因為它們現在幾乎只用于LED燈泡、數字設備以及手機和筆記本電腦的電池充電器。

有意EMI源最常見的是射頻發射機，其發射通常被稱為射頻干擾(RFI)。這包括AM收音機、FM收音機、電視、手機、Wi-Fi、藍牙以及航空、應急服務使用的許多其他固定和移動無線電通信系統。

間歇性EMI包括可能對電子設備造成災難性損壞的瞬態，包括靜電放電、閃電、電感反沖和電磁脈沖事件(EMP)。

EMI耦合Coupling

從源到接收器的EMI耦合可以通過電線傳導，通過空氣輻射，或兩者兼而有之。在較高頻率下，輻射發射變得更難緩解，因為較高頻率的波長較短，而典型的線長可以更有效地輻射。輻射很容易穿透空氣、太空、塑料、木材和絕緣體等非導電材料。

圖2：耦合機制

現實世界中的電磁干擾情況通常是傳導和輻射發射的結合，任何或所有電線和電纜都充當接收或發射天線。

EMC需要適當的接地、濾波和屏蔽，也就是說，不能簡單地增加濾波來彌補接地不良或屏蔽無效。

輻射電磁干擾通常需要在金屬外殼內屏蔽電子元件，保持屏蔽需要在入口處對電纜和電線進行濾波。濾波器可減少進出外殼的電線和電纜上的傳導EMI。入口點饋通濾波器需要與金屬外殼的低阻抗同軸連接才能正常工作。

圖5 基本EMI兼容系統

合規性測試Compliance Testing

EMC測試的兩種類型是發射測試和抗擾測試。發射測試驗證設備發射的頻率和幅度是否低于標準限值。抗擾測試驗證了設備在暴露于標準化EMI水平時的可接受功能。

使用線路阻抗穩定網絡(LISN)、電流探頭或連接到EMI接收器的天線來測量發射，該接收器掃描所需的頻率范圍。低于限額的排放正在通過，而超過限額的排放則在失敗。

圖6 發射測試

通過耦合/解耦網絡(CDN)、電流探頭或天線注入EMI，并驗證被測設備的功能，從而實現抗擾測試。EMC測試設備上看不到通過和失敗指示，而是通過監測被測設備在暴露于EMI時的功能來確定的。

圖7 Immunity Testing抗擾測試

發射和抗擾測試進一步細分為四個基本的EMC測試：1)傳導發射，2)輻射發射，3)傳導抗擾度，4)輻射抗擾度。傳導發射和傳導抗擾度測試不使用天線，而輻射發射和輻射抗擾度檢測使用天線。如果設置中有天線，則正在進行輻射發射或輻射抗擾度測試。

現實世界的考慮因素

EMI發射限值和抗擾度測試水平之間的典型差異為100,000至1,或者100dB。這是100dB的安全裕度嗎?如果給定環境中的電子設備被限制在如此低的排放水平，那么為什么這些設備需要處理如此高的抗擾水平呢?原因是電子設備必須在無線電發射機和無線電接收機附近運行。

無線電發射機產生高電平RFI，以進行遠距離通信。為了檢測這些信號，無線電接收器非常靈敏。抗擾度測試水平模擬了電子設備在無線電發射機附近工作時將暴露的能量水平。發射限制不確定設備的EMI發射不會干擾附近無線電接收器的接收。

標準與規范

美國，商用設備的EMC指南由聯邦通信委員會(FCC)處理。《聯邦法規》(CFR)第47節第15、18和68部分包含所有工程師在設計A類和B類設備時應注意的相關信息。

國際電工委員會(IEC)通過其國際無線電干擾特別委員會(CISPR)制定了全球公認的EMC標準。

結論

電磁兼容性已成為電子設備和系統設計的重要方面。設備制造商必須及時了解不斷發展的EMC法規。了解EMC非常重要，因為合規級別的設備故障可能會導致產品交付延遲和開發成本增加。EMC在用戶級別的故障可能意味著設備退回、未來業務損失以及關鍵應用程序中的潛在危險。