电磁兼容技术课件.ppt

1、杨继深 2002年4月为什么要掌握电磁兼容技术因为：因为：n电子电路日益复杂，调试越来越难电子电路日益复杂，调试越来越难n电磁兼容标准强制实施电磁兼容标准强制实施n市场竞争日益激烈，开发周期越来越短市场竞争日益激烈，开发周期越来越短杨继深 2002年4月实践电磁兼容技术课程特点：课程特点：n注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂公式公式n内容实用，立竿见影内容实用，立竿见影n培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析培养解决电磁干扰的综合能力（基本理论、分析方法、问题解决能力等）方法、问题解决能力等）杨继深 2002年4月课程发展过程 1996年，

2、年，“电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术”，半天半天课程，屏蔽技术课程，屏蔽技术 1997年，年，“如何满足如何满足GJB-151”，一天一天课程，屏蔽、滤波课程，屏蔽、滤波 1998年，年，“实践电磁技术实践电磁技术”，两天两天，屏蔽、滤波、接地、电，屏蔽、滤波、接地、电缆缆 1999年，年，“实践电磁技术实践电磁技术”两天两天，屏蔽、滤波、接地、电，屏蔽、滤波、接地、电缆、缆、线路板（减少了屏蔽内容）线路板（减少了屏蔽内容）2001年，年，“实践电磁技术实践电磁技术”两天两天，目前教材内容，目前教材内容 2002年，年，“实践电磁技术实践电磁技术”三天三天，增加试验和诊断内容，增加试验和诊断内容杨继

3、深 2002年4月课程内容n电磁兼容要求（标准）与试验方法电磁兼容要求（标准）与试验方法n地线造成的干扰问题与解决方法地线造成的干扰问题与解决方法n电磁屏蔽与搭接电磁屏蔽与搭接n电磁干扰滤波技术电磁干扰滤波技术n线路板设计线路板设计n电缆设计电缆设计n瞬态抑制技术瞬态抑制技术n电磁干扰问题诊断电磁干扰问题诊断杨继深 2002年4月 通过学习本课程要达到：对电磁兼容技术有全面的了解对电磁兼容技术有全面的了解 掌握常见干扰问题的诊断和解决方法掌握常见干扰问题的诊断和解决方法（会自制（会自制简单的试验设备）简单的试验设备）掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 在产品电磁兼容设

4、计方面有明确的思路在产品电磁兼容设计方面有明确的思路 使产品顺利通过电磁兼容试验使产品顺利通过电磁兼容试验 具备进一步学习的能力具备进一步学习的能力杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月天线与受试件距离 10 米杨继深 2002年4月可拆卸的滤波板或观察窗EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V=0dBV）传 导电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA杨继深 2002年4月100mm,轮流卡每根电缆第一

5、章 基本概念n电磁干扰现象电磁干扰现象n电磁兼容标准电磁兼容标准n电磁兼容试验设备电磁兼容试验设备n频域与时域频域与时域n分贝的概念分贝的概念杨继深 2002年4月电磁干扰现象开关电源数字脉冲电路数字视频设备220AC杨继深 2002年4月特殊的电磁兼容问题电磁信息发射干扰其它电子设备被别有用心的人接收，获取信息杨继深 2002年4月TEMPEST现象机密！机密！杨继深 2002年4月保密通信系统中的TEMPEST终端设备加密/解密发送/接收明文明文泄漏发射明文耦合进密文明文与密文一同发射杨继深 2002年4月产生电磁干扰的条件突然变化的电压或电流，即突然变化的电压或电流，即dV/dt 或或

6、dI/dt 很大很大辐射天线或传导导体辐射天线或传导导体设计中，遇到电压、电流的突然变化，需设计中，遇到电压、电流的突然变化，需要考虑潜在的电磁干扰问题要考虑潜在的电磁干扰问题杨继深 2002年4月常见干扰源雷电雷电NEMP脉冲电路脉冲电路ESD无线通信无线通信感性负载通断感性负载通断直流电机、变频调速器直流电机、变频调速器杨继深 2002年4月基本天线结构环天线环天线 偶极天线偶极天线 缝隙天线缝隙天线 V杨继深 2002年4月偶极天线的演变-+VV传输线传输线单极天线单极天线辐射很小辐射很小辐射同偶极辐射同偶极辐射高于单极辐射高于单极杨继深 2002年4月静电放电（直接、感应）脉冲串间隔是

7、300ms辐射发射（电场、磁场）杨继深 2002年4月P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：分析环境中的各种电磁干扰杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月IEC 500mm正方形，距EUT100mm金 属 地 平 面杨继深 2002年4月常见的等效天线机箱机箱接地线接地线PCBVG主板主板电缆电缆子板子板笔记本笔记本PCB电缆电缆没接地散热片没接地散热片杨继深 2002年4月电磁兼容标准分析环境中的各分析环境中的各种电磁干扰种电磁干扰分析设备受电磁分析设备受电磁干扰的机理干扰的机理编成电磁兼编成电磁兼容标准容标准保证各类电保证各

8、类电子设备的正子设备的正常工作及良常工作及良好的电磁环好的电磁环境境杨继深 2002年4月电磁兼容标准的内容 电磁兼容标准 干扰发射 敏 感 度 传 导 辐 射 传 导 辐 射电源线信号/控制线天线端口 电 场 磁 场 电源线/信号线 射频 瞬态天线端口 电 场 磁 场 静 电放电 杨继深 2002年4月电磁兼容标准体系 基础标准基础标准 电磁兼容标准电磁兼容标准 通用标准通用标准 产品标准产品标准 被引用到被引用到被引用到被引用到杨继深 2002年4月标准编号的识别国家或组织国家或组织 制订单位制订单位 标标 准准 编编 号号 IEC CISPR CISPR Pub.IEC TC77 IEC

9、 欧共体CENELEC EN 美国FCC，DOD FCC Part ,MIL-STD.日本 VCCI VCCI 中国质量技术监督局,国防部门GB -GJB -杨继深 2002年4月典型电磁兼容试验项目辐射发射（电场、磁场）辐射发射（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）辐射抗扰度（电场、磁场）传导发射（射频发射、电源谐波）传导发射（射频发射、电源谐波）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）传导抗扰度（射频、电快速脉冲、浪涌）静电放电（直接、感应）静电放电（直接、感应）杨继深 2002年4月电磁兼容试验场地电磁发射试验电磁发射试验敏感度或抗扰度试验：敏感度或抗扰度试验：开阔场（民用标准）开阔场（民用

10、标准）屏蔽暗室屏蔽暗室(半无反射室半无反射室)可在普通环境中，但可在普通环境中，但是注意对周围设备的是注意对周围设备的影响影响杨继深 2002年4月辐射发射测试EUT旋转找最大面0.8m1 4m1、3、10、30 米屏蔽墙测试仪杨继深 2002年4月开阔场地要求长长 轴轴 20 米米椭圆区内无金属物体椭圆区内无金属物体 金金 属属 地地 平平 面面短短 轴轴 17.32 米米天线与受试件距离天线与受试件距离 10 米米不同的天线在不同的天线在14米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值米高度内变化，找出各种极化方向下的最强辐射值受试件放在受试件放在0.8米高的木桌上米高的木桌上杨继深 20

11、02年4月开阔场实景杨继深 2002年4月天线与受试件距离 10 米GB -分析环境中的各种电磁干扰杨继深 2002年4月可拆卸的滤波板或观察窗电流增益的分贝数 20lg表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形杨继深 2002年4月对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，EUT放在100mm厚的绝缘板上耦合钳，或在电缆上绕金属箔，长度1米，产生大约100pf电容不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆可在普通环境中，但是注意对周围设备的影响不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆开阔场实景马达驱动高度扫描天线杆天 线EUT防雨棚转转 台台 和和 桌桌 子子

12、金属网地面椭 圆 区 内 没 有 其 它 物 体杨继深 2002年4月电磁屏蔽室电源滤波器通风板电缆接线板通风板杨继深 2002年4月电磁兼容试验室的结构带风扇的通风板 主室辅助室2辅助室1可拆卸的滤波板或观察窗射频测试仪器柜电源滤波器屏蔽门刀口结构杨继深 2002年4月半无反射室实景高度扫描天线杆高度扫描天线杆天线天线金属地板金属地板转台上的受试件转台上的受试件杨继深 2002年4月测量电磁干扰的天线杨继深 2002年4月 天线系数进行电压与场强之间的转换：进行电压与场强之间的转换：AF=E/VE=电场强度，单位电场强度，单位V/mV=天线端口的电压天线端口的电压表征了天线的在电压与场强之间

13、的转换效率。不表征了天线的在电压与场强之间的转换效率。不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆杨继深 2002年4月抗扰度试验杨继深 2002年4月抗扰度的其它测试方法杨继深 2002年4月磁场发射测试杨继深 2002年4月磁场敏感度试验杨继深 2002年4月传导发射测试杨继深 2002年4月LISN或AMN杨继深 2002年4月LISN的电路射频输出射频输出 射频输出射频输出注意瞬态高压损坏仪器注意瞬态高压损坏仪器杨继深 2002年4月浪涌（模拟雷电干扰）试验波形杨继深 2002年4月浪涌试验装置信号电缆用的耦信号电缆用的耦合解耦网络合解耦网络接电网

14、接电网接辅助设备接辅助设备EUT与发生器或耦合器之与发生器或耦合器之间的电缆小于间的电缆小于2米米保护地线要能够保护地线要能够承受浪涌电流承受浪涌电流杨继深 2002年4月浪涌试验内容杨继深 2002年4月 电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形双指数脉冲双指数脉冲15ms脉冲串脉冲串(5kHz)脉冲串间隔是脉冲串间隔是300ms杨继深 2002年4月干扰注入方式电源电源脉冲输入脉冲输入受试件受试件电源线注入电源线注入信号线注入信号线注入耦合钳，或在电缆上绕金属箔，耦合钳，或在电缆上绕金属箔，长度长度1米，产生大约米，产生大约100pf电容电容杨继深 2002年4月电快脉冲试验容性卡钳距参考地1

15、00mm,轮流卡每根电缆EUT与参考地平面之间的距离大于100mm参考地平面的每个边要超出EUT100mm并与大地相连EUT与发生器或卡钳之间的电源线或信号线长度小于1米脉冲群信号源连辅助设备与端接杨继深 2002年4月静电放电放电电流放电电流 I杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月分析环境中的各种电磁干扰产品标准通过学习本课程要达到：IEC V(or I)=0.不要与表征天线方向性的参数：天线增益相混淆辐射发射（电场、磁场）注重物理概念和应用背景，避免空洞理论和复杂公式杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月质量技术监督局,国防部门可拆卸的滤波板或观察窗电流：用1A、1mA、1A

16、 为参考，则：dBA、dBmA、dBA杨继深 2002年4月分析设备受电磁干扰的机理电快速脉冲（EFT或FTB）试验波形静电枪电原理路人体模型电路人体模型电路接地端接地端放电端放电端放电开关放电开关放电枪核心放电枪核心杨继深 2002年4月静电放电试验装置水平耦合板水平耦合板1.6 0.8mEUT绝缘垫绝缘垫垂直耦合板垂直耦合板500mm正方形，距正方形，距EUT100mm直接对直接对EUT放电放电垂直板间接放电绝缘桌绝缘桌参考地板 1m2边沿比耦合板外延 500mm耦合板通过470k电阻接地对于落地设备，水平耦合板对于落地设备，水平耦合板=垂直耦合板，垂直耦合板，EUT放在放在100mm厚的

17、绝缘板上厚的绝缘板上水平板间接放电杨继深 2002年4月电源谐波交流输入交流输入 V输入电压输入电压 输入电流输入电流 1 3 5 7 9 11 13输入电流谐波输入电流谐波 V杨继深 2002年4月非线性电流杨继深 2002年4月谐波限制杨继深 2002年4月电源谐波测量杨继深 2002年4月谐波测量仪杨继深 2002年4月自制谐波测量仪杨继深 2002年4月分贝(dB)的概念分贝的定义：分贝数分贝的定义：分贝数 10lgP2P1P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：是两个功率数值，对于电流或电压，定义如下：电压增益的分贝数电压增益的分贝数 20lgV2V1电流增益的分贝数电

18、流增益的分贝数 20lgI2I1杨继深 2002年4月用分贝表示的物理量电压：电压：用用1V、1mV、1 V 为参考（例如：为参考（例如：1 V=0dB V）则单位为：则单位为：dBV、dBmV、dB V 等，等，电流：电流：用用1A、1mA、1 A 为参考，则：为参考，则：dBA、dBmA、dB A场强：场强：用用1V/m、1 V/m 为参考，则：为参考，则：dBV/m、dB V/m 等，等，功率：功率：用用1W、1mW 为参考，则：为参考，则：dBW、dBm等，等，杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月浪涌（模拟雷电干扰）试验波形敏 感 度杨继深 2002年4月屏蔽暗室(半无反射室)

19、杨继深 2002年4月杨继深 2002年4月电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBAIEC 杨继深 2002年4月可拆卸的滤波板或观察窗V(or I)=0.天线与受试件距离 10 米辐射发射（电场、磁场）可拆卸的滤波板或观察窗保护地线要能够承受浪涌电流杨继深 2002年4月频域分析时域波形频谱分量付立叶级数(周期)付立叶变换(非周期)EMC分析更多是在频域中进行，并且不分析更多是在频域中进行，并且不考虑相位因素考虑相位因素。示波器观察频谱分析仪观察杨继深 2002年4月频谱分析仪幅度频率扫描速率（时间）分辨带宽频率范围杨继深 2002年4月脉冲信号的频谱T1/d1/trdtr 谐波幅度（电压或电流）频率（对数）-20dB/dec-40dB/decAV(or I)=2A(d+tr)/TV(or I)=0.64A/TfV(or I)=0.2A/Ttrf2杨继深 2002年4月电磁兼容的工程方法 1 测试修改法测试修改法 2 系统设计法系统设计法可采取的措施 电路结构封装 屏蔽 滤波 软件成本成本措施措施 概念 设计 产品 市场阶段