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EMI(电磁干扰)

EMI是指电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰,与此关联的还有EMC规范。是电子电器产品经常遇上的问题。干扰种类有传导干扰和辐射干扰。

电磁干扰(Electromagnetic Interference 简称EMI),直译是电磁干扰。这是合成词,我们应该分别考虑"电磁"和"干扰"。是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象,有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络,在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

所谓“干扰”,指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。第一层意思如雷电使收音机产生杂音,摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花,拿起电话后听到无线电声音等,这些可以简称其为与“BC I”“TV I”“Tel I”,这些缩写中都有相同的“I”(干扰)(BC:广播)

那么EMI标准和EMI检测是EMI的哪部分呢?理所当然是第二层含义,即干扰源,也包括受到干扰之前的电磁能量。

EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译是“电磁敏感度”。其意是指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。为通俗易懂,我们将电子设备比喻为人,将电磁能量比做感冒病毒,敏感度就是是否易患感冒。如果不易患感冒,说明免疫力强,也就是英语单词Immunity,即抗电磁干扰性强。

EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是“电磁兼容性”。意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰,也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。

EMC这个术语有其非常广的含义。如同盲人摸象,你摸到的与实际还有很大区别。特别是与设计意图相反的电磁现象,都应看成是EMC问题。

电磁能量的检测、抗电磁干扰性试验、检测结果的统计处理、电磁能量辐射抑制技术、雷电和地磁等自然电磁现象、电场磁场对人体的影响、电场强度的国际标准、电磁能量的传输途径、相关标准及限制等均包含在EMC之内。

理论和实践的研究表明,不管复杂系统还是简单装置,任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件:首先应该具有干扰源;其次有传播干扰能量的途径和通道;第三还必须有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备(或敏感器)。

因此电磁骚扰源、骚扰传播途径(或传输通道)和敏感设备称为电磁干扰三要素。

1、电磁骚扰源分类

电磁骚扰源的分类方法很多。

1.1、一般说来电磁干扰源分为两大类:自然干扰源与人为干扰源。

自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声。他们既是地球电磁环境的基本要素组成部分,同时又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰,也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。

人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰,其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置,如广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备,称为有意发射干扰源。另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射,如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等等。因此这部分又成为无意发射干扰源。

1.2、从电磁干扰属性来分,可以分为功能型干扰源和非功能性干扰源。

功能性干扰源系指设备实现功能过程中造成对其他设备的直接干扰;非功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时伴随产生或附加产生的副作用,如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰。

1.3、从电磁干扰信号频谱宽度,可以分为宽带干扰源和窄带干扰源。

他们是相对于指定感受器的带宽大或小来加以区别的。

干扰信号的带宽大于指定感受器带宽的成为宽带干扰,反之称为窄带干扰源。

1.4、从干扰信号的频率范围来分

可以把干扰源分为工频与音频干扰源(50Hz及其谐波)、甚低频干扰源(30Hz以下)、载频干扰源(10kHz~300kHz)、射频及视频干扰源(300kHz)、微波干扰源(300MHz~100GHz)。

2.电磁骚扰传播途径

电磁干扰传播途径一般也分为两种:即传导耦合方式和辐射耦合方式。

任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径(或传输通道)。通常认为电磁干扰传输有两种方式:一种是传导传输方式;另一种是辐射传输方式。因此从被干扰的敏感器来看,干扰耦合可分为传导耦合和辐射耦合两大类。

传导传输必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接,干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器,发生干扰现象。这个传输电路可包括导线,设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件等。

辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播,干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种:1. 甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受,称为天线对天线耦合;2. 空间电磁场经导线感应而耦合,称为场对线的耦合;3.两根平行导线之间的高频信号感应,称为线对线的感应耦合。

在实际工程中,两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合同时存在,反复交叉耦合,共同产生干扰,才使电磁干扰变得难以控制。

3、敏感设备

敏感设备是对干扰对象总称,它可以是一个很小的元件或一个电路板组件,也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统。


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