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電磁兼容簡介

電磁的危害

電磁兼容屬于偏門的科學(xué)，但又非常重要，涉及的技術(shù)和知識領(lǐng)域非常廣泛；可以說這是一門貫穿電子技術(shù)的學(xué)科。

電磁干擾已經(jīng)成為了微電子、數(shù)字電路、模擬電路技術(shù)發(fā)展的巨大障礙，也是瓶頸！

電磁兼容基本概念

電磁兼容是指電氣，電子設(shè)備在指定的電磁環(huán)境中，對外不產(chǎn)生過大的電子噪聲，同時又能抵抗一定的外界電磁干擾的能力。

20世紀90年代，歐盟率先對進入其地區(qū)的電氣電子產(chǎn)品強制EMC認證制度，即CE認證，隨后各國相繼推出自己的標準，如美國FCC,日本的VCCL，我國的3C等等。

而在電磁兼容性能中，電子產(chǎn)品抗外界雷擊，靜電放電等瞬態(tài)強干擾的能力是其重要的抗干擾能力指標。

總而言之，電路保護設(shè)計與電磁兼容性能有著密切的關(guān)系，良好的電路保護設(shè)計有助于產(chǎn)品電磁兼容性能的提高。

涉及范圍：

◆ 電磁兼容涉及的頻率范圍：400GHZ。

◆ 對于損壞設(shè)備的現(xiàn)象干擾能量，集中在低頻段，據(jù)相關(guān)資料約90%集中在小于10KHZ。

◆ 高頻部份干擾是對信號進行破壞或失真現(xiàn)象。

電磁兼容理論基礎(chǔ)

電磁干擾場強基本單位簡述：

高頻、微波電磁干擾場強的三種單位

電場強度V/m

磁場強度A/m

功率通量密度W/㎡

◆ 電磁干擾功率分貝dB

表示兩個參量的倍率關(guān)系，通常表達變化范圍很大的數(shù)值關(guān)系P為場景功率電平P0為基準功率電平，如公式所示：

電磁環(huán)境問題

電磁環(huán)境問題不僅是電子工程師和電氣工程師關(guān)心的問題，社會、個人也十分關(guān)注！電磁環(huán)境問題分為自然干擾和人為干擾。

自然干擾 - 靜電

靜電是自然界中最普通的電磁現(xiàn)象，靜電放電在干燥地區(qū)，幾乎每人身上攜帶1.5KV以上的靜電。

靜電是由分子或原子組成，分子又是由原子組成，原子=負電荷的電子+正電荷的質(zhì)子組成。

自然干擾 - 雷電

雷雨一般沿鋒面幾百千米長，20～60km寬的帶形地區(qū)發(fā)展，鋒面移動速度每小時50～60km ，最高可達每小時100km。

自然干擾 - 自然輻射

人為干擾 - 輻射干擾

人為輻射干擾是指以人類生產(chǎn)活動以電磁波形式傳播的干擾：

◆ 以場源為中心，在一個波長范圍內(nèi)的區(qū)域為近場。

◆ 半徑在一個波長范圍以外的稱之為輻射場。

◆ 近場基本概念：短波30MHZ到微波30GHZ，其波長為0.01~10米。

◆ 常見的信號輻射干擾源：發(fā)送設(shè)備、本地振蕩器、非線性器件。

人為干擾 - 傳導(dǎo)干擾

◆ 傳導(dǎo)干擾源：

電磁噪聲干擾：吸塵器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電源開關(guān)、機動車干擾、斷路器觸點、雷達發(fā)射機地線回路等等。

◆ 傳導(dǎo)干擾的特性：

傳導(dǎo)干擾的頻率一般以100MHZ從內(nèi)，其實它可以達到GHZ；

不考慮高頻率的原因，是因為當頻率很高時，導(dǎo)體損耗以及布線電感和分布電容的作用，傳導(dǎo)功率大大衰減。

02

電磁兼容實驗

2.1 靜電實驗

靜電試驗標準參考GB/T17626.2(IEC61000-4-2)。

兩種模式

◆ 直接放電(接觸放電)放電槍：尖頭 。

◆ 間接放電(空氣放電)放電槍：半圓頭。

試驗儀器及放電電流波形

試驗標準

◆ 150pF電容代表人體的儲能電容 。

  ◆ 330Ω電阻代表人體在手握工具時的人體內(nèi)阻。

  ◆ 波形上升沿0.7~1nS,諧波成份包含達到500MHz。

  ◆ 放電為1次/秒（也有5秒每次）。

  ◆ 一般選定點放電20次（其中正負各10次）。

  ◆ 試驗時為了保證結(jié)果重復(fù)性和可比性，放電電極與受試設(shè)備表面垂直 。

  注意事項：

  ◆ 同軸及多芯連接觸點?？紤]到它們都有一個金屬的連接器外殼的情況，接觸放電僅僅施加在連接器的金屬外殼上。

  ◆ 對于非導(dǎo)電外殼（塑料、陶瓷）連接器中可接觸到的觸點，只采用空氣放電來做試驗評估，采用半圓頭。

  ◆ 不接地設(shè)備，在試驗ESD施加之前不能將電荷釋放，有可能儲存兩倍的電荷或電壓。

  ◆ 不接地設(shè)備，將兩次試驗的時間隔加長，讓前一次衰減到所需要時間；在接地電纜上采用泄放電阻（2*470KΩ）的炭纖維刷子放電電；空氣離子放電裝置，比較麻煩。

2.2 電快速瞬變脈沖群EFT實驗

電快速瞬變脈沖群EFT標準參考 EFTGB/T17626.4(IEC61000-4-4)

模式及特點

◆ 群脈沖一般發(fā)生在電網(wǎng)中眾多機械開關(guān)在切換過程（切斷感性負載、繼電器觸點彈跳等）時所產(chǎn)生的干擾。

  ◆ 電快速瞬變脈沖群EFT的特點：

? 其脈沖群間隔為300ms。

? 單脈沖寬度為50ns±30% 。

? 脈沖幅度2KV 。

? 脈沖上升沿5ns±30% 。

? 脈沖重復(fù)率為2.5KHz±20%。

? 正、負脈沖群干擾時間為1分鐘。

試驗儀器及放電電流波形

試驗標準?

◆ 耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的特性參數(shù)如下：

耦合電容：33nF 。

耦合方式：共模 。

容性耦合夾

◆ 耦合段與其它段所有導(dǎo)電結(jié)（受試電纜和接地平面除外）的間距應(yīng)大于0.5m。

? 電纜和耦合夾之間典型的耦合電容（100~1000PF） 。

? 圓電纜可用的直徑范圍4~40mm 。

? 絕緣耐壓能力，5KV（用綜合波的1.2/50uS) 。

◆ 對于輸入/輸出和通信端口上的連接線的驗收試驗采用耦合夾的耦合方式。

◆ 產(chǎn)生于感性負載的投切、繼電器切點彈動的瞬間，這種干擾以共?；虿钅７绞接绊懚丝冢?a target="_blank">電源、信號、控制端口），對操作系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的破壞性。

◆ EFT/GB三極標準：

供電端口和模擬量端口 。

共?？垢蓴_能力，峰值2KV，波形重復(fù)頻率為5KHZ 。

差?？垢蓴_能力，峰值1KV，波形重復(fù)頻率為5KHZ 。

◆ I/O信號/數(shù)據(jù)和控制端口

共?？垢蓴_能力，峰值1KV，波形重復(fù)頻率為5KHZ 。

差模抗干擾能力，峰值0.5KV，波形重復(fù)頻率為5KHZ。

2.3 浪涌實驗

浪涌抗擾度試驗GB/T 17626.5（IEC61000-4-5）

模式及特點

◆ 組合波形基本性能要求：

? 開路輸出電壓符合1.25/50 。

? 發(fā)生器內(nèi)阻為2Ω10%誤差 。

? 要形成12、42Ω內(nèi)阻 。

? 浪涌輸出極性正負 。

? 相位：0~360度。

◆ 通信線路組合波形基本性能要求：

? 開路輸出電壓符合10/700 。

? 發(fā)生器動態(tài)內(nèi)阻為4Ω 。

? 浪涌輸出極性正負。

試驗儀器以及原理

2.4 射頻場感應(yīng)實驗

射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾GB/T 17626.6（IEC61000-4-6）

試驗標準

標準的輻射干擾測試方法是在符合要求的開放試驗場上進行，射頻發(fā)射機※產(chǎn)生空間電磁場，這些磁場對敏感設(shè)備的各種連接饋線上感應(yīng)電流（電壓），作用于設(shè)備的敏感設(shè)備。

試驗等級：頻率范圍150K~80MHz(可以擴展到230MHz）。

指中短發(fā)射機、調(diào)頻發(fā)射機、電視發(fā)射機產(chǎn)生的磁場。

試驗框架

2.5 電波暗室實驗

電波暗室EN5502/EN61000-4-3 暗室分為半電波和全電波暗室。

半電波暗室

接收天線收到的場是直射波與反射波的矢量和，兩者相位關(guān)系；

最大場強，只有反射波路徑與直射波路徑之差等于自由空間波長的整數(shù)倍兩個相位的場模相加值。

全電波暗室

全波暗室區(qū)別是不接收同平面地場的反射，理想狀態(tài)是電波傳播的特性應(yīng)該與自由空間區(qū)相同。