1、1电磁兼容技术学习2概况一点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容整体概述概况三点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容概况二点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容3电磁兼容技术学习l 为什么要研究电磁兼容技术l 如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容试验4电磁兼容技术学习l 为什么要研究电磁兼容技术l 如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容试验5为什么要研究电磁兼容技术l 电磁干扰和电磁污染的危害日益严重l 电磁兼容标准强制实施l 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短l 产品EMC设计的重要性6为什么要研究电磁兼容技术l 电磁干扰和电磁污染的危害日益严重l 电磁兼容标准强制实施l
2、 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短l 产品EMC设计的重要性7电磁污染 电磁污染是指天然和人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射。电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波向空中发射或汇汛的现象，叫电磁辐射。过量的电磁辐射就造成了电磁污染。环保科学把电磁辐射列为继水污染、空气污染、噪声污染、环境污染之后的第五公害，称之为电磁污染。8电磁污染具体表现 拥有现代化生活方式的我们所接受到的电磁波是我们祖辈的1.5亿倍！电磁炉在使用时，距离十公分的距离可测得电磁波的强度是840mGS，即使距离一百公分量测，电磁波的强度仍高达4.5mGS，远较欧美各国所订环境中电磁波的安全标准2mGS要高出许多。电吹风，
3、距离1200W的电吹风15cm可以测到大约50mGS的高强度电磁波。手机在收发电波信号时候的电磁波辐射是非常强大的。从电磁波发生源开始一个波长之内被称作“边近界”，当人们把手机贴在耳朵上使用时，头部正好处在“边近界”区域内。电磁波50%被头部吸收。9日常生活中的电磁环境 在地球上各式各样的电磁波充满人类生活空间，无线电广播、电视、移动通讯、无线电遥控、导航、高压送配电线等均向空中和地面辐射强大的电磁波能量。电子产品或设备在空间形成的许多电磁波不仅相互干扰，使它们的功能异常，而且当达到一定强度时，在无形中对人产生伤害。电磁波污染看不见、摸不着、闻不到，但却无处不有。人体时时处处处于一定能量电磁波
4、辐射环境中，当其频率超过105Hz以上时就对人体有害。10日常生活中的电磁环境 11手机辐射 12手机辐射对人体健康的危害 手机辐射对人体健康的危害是客观存在的严重社会问题，它不会因为手机产业的刻意隐瞒与回避就可以消失。13调查对象为使用手机时间在一天2小时以上者 14手机辐射 15电磁干扰 电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现。在50年代，一部50W的短波电台通信距离可达1000km；到了80年代，一部250W的短波电台通信距离一般小于500km。其根本原因是80年代电磁干扰比50年代增强了许多倍。日常生活中的电磁干扰：日光灯的开关产生的电磁干扰对收音机和电视机
5、及手机的影响。电吹风的开关产生的电磁干扰对收音机和电视机及手机的影响。雷电产生的电磁干扰对收音机和电视机及手机的影响。收音机的窜台。电视机的跳台。电视机的伴音干扰图象。16电磁干扰效应v电磁干扰效应按其危害程度分为五个等级：灾难性 非常危险 中等危险 严重 使人烦恼v电磁兼容性故障 设备或系统发生性能失效，甚至毁坏。v电磁易损性 设备或系统发生有限度的性能降级。17电磁干扰对对继电保护的危害 某220 kV变电站的220 kV旁路开关代路时采用检无压同期方式重合闸屡次重合不成功。某500 kV变电站500 kV系统#2母线因检修隔离开关，将该母线由运行转检修时，由于拉开母线隔离开关时产生高频电
6、磁干扰，导致同串的相邻开关死区保护误动。18电磁干扰对电子系统的危害 美国每年因电磁干扰（包括雷害）而导致设备损坏的损失就达260亿美元。19电磁干扰对航空、航天、战争的危害20医疗设备的失灵21电磁干扰对人类的影响 电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。热效应 产生热效就应的电磁波功率密度在10mW/cm2；微观致热效应1 mW-mW/cm2；浅致热效应在10mW/cm2以下。热效应可造成人体组织或器官不可恢复的伤害，当功率为1000W的微波直接照射人时，可在几秒内致人死亡。非热效应 人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的。影响人体的神经系统、感觉系统、免
7、疫系统、内分泌系统等。累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。22电磁干扰对人类的影响 在北京市朝阳区东润枫景小区，业主们入住后遭遇了失眠、脱发、乏力、白血球逐年下降等奇怪病症。广播发射塔电磁辐射居民小区示意图。3 3份检测报告均显示，存在电磁辐射超标现象。辐射严重超标的居民家，窗户上安装了屏蔽网。23电磁干扰对人类的影响24为什么要研究电磁兼容技术l 电磁干扰和电磁污染的危害日益严重l 电磁兼容标准强制实施l 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短l 产品EMC设计的重要性25电磁
8、兼容标准强制实施 欧盟：EMC指令 89/336/EEC电气电子产品必须满足相关EMC标准。一旦发现产品不满足标准，将采取一切措施使其在市场上消失。美国：FCC 任一不满足FCC行政和技术要求（包括未能取得FCC的认证或检定）的电磁辐射体都不得工作，也不能投放市场。中国：CCC制度（China Compulsory Certification）自2003年5月1日起，未获得强制性产品认证证书和未施加中国强制性认证标志的部分产品不得出厂、进口和销售。2002年5月1日开始受理这些产品的认证申请。26电磁兼容认证27为什么要研究电磁兼容技术l 电磁干扰和电磁污染的危害日益严重l 电磁兼容标准强制实
9、施l 市场竞争日益激烈，开发周期越来越短l 产品EMC设计的重要性28市场竞争日益激烈 电子、电器产品的电磁兼容性是一项非常重要的质量指标，随着中国国家强制认证的出台和不断完善，企业对电磁兼容的要求日益提高，所以要想使产品能先占领市场，必须缩短产品的开发周期而且要满足相应的电磁兼容标准。电子设备日益复杂，特别是模拟电路和数字电路混合的情况越来越多、电路的工作频率越来越高，这导致了电路之间的干扰更加严重，设计人员如果不了解有关的设计技术，会导致产品开发周期过长，甚至开发失败。29为什么要研究电磁兼容技术l 电磁干扰和电磁污染的危害日益严重l 电磁兼容标准强制实施l 市场竞争日益激烈，开发周期越来
10、越短l 产品EMCEMC设计的重要性30产品EMC设计的重要性 产品的EMC设计是保证产品的EMC性能，而产品的EMC性能的好坏直接涉及到电子产品的市场准入；随着电子设备的大量运用，各国都感觉到产品EMC性能的重要性，纷纷从法规上提出对进入本国市场的电子产品的EMC要求。另外产品的EMC性能好坏，还关系到产品的稳定性，影响客户满意度；主要表现在：产品EMC设计考虑不周易引起内部串扰，影响产品稳定性；抗外部干扰能力差，工作难稳定；产生干扰会引起客户投诉。31产品EMC设计的重要性 生产进程可采取的措施解决EMC的成本设计生产使用32电磁兼容技术学习l 为什么要研究电磁兼容技术l 如何掌握电磁兼容
11、技术l 电磁兼容试验33如何掌握电磁兼容技术 运用这些知识可以解决电磁兼容问题（陆军8所）：34如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容概念和术语l 电磁干扰源的特征l 电磁干扰耦合途径l 电磁干扰抑制措施l 电磁兼容标准与测量35什么是电磁兼容 电磁兼容：顾名思义，“兼容”即“兼顾”容忍”，但电磁兼容（E1ectromagnetic Compatibility，简写为EMC）并非指电与磁之间的兼容。电与磁是不可分割而相互共存的一种物理现象（物理环境）。国际电工委员会（IEC）对EMC的定义是：在不损害信号所含信息的条件下，信号和干扰能够共存。国家标准 GB/T4365-1995电磁兼容术语：设备或系
12、统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。含义有两个方面:l 不产生超过规定限度的电磁发射 发射特性l 应具有抗电磁干扰的能力 敏感特性36什么是电磁兼容性 电子线路、设备、系统互相不影响，从电磁的角度具有相容性的状态。n设备内电路模块之间的相容性n设备之间的相容性n系统之间的相容性 37电磁干扰(EMI)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。38电磁敏感性(EMS)是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。39电磁环境 存在于给定场所的所有电磁现象的总和。要素：空间、时间、频谱。空间有限性，如美国尼米兹(NIMI
13、TZ)航空母舰32.9m，宽48m，甲板上下需装设各种收、发信机数十部、各种天线数十付，还有其他各种用电设备。时间，全天24小时，所有的设备与分系统都需要在这些时间内工作，作战时，几乎所有的设备都进入工作状态。频谱，现在由国际电联(ITU)已经规划的可以利用的无线 电频谱在10kHz400GHz之间，频率再低则进入音频，而再高则进入光波，任何一种无线电业务都脱离不开这一频谱范围。40电磁干扰的频谱 工频干扰 f =50Hz，=6000km；甚低频干扰 f =30kHz以下，=10km 以上；载频干扰 f =30kHz300kHz，=1km10km；射频、视频干扰 f =300kHz300MHz
14、，=1m1km；微波干扰 f =300MHz300GHz，=1mm1m；雷电及电磁脉冲干扰，频率范围很宽 f =0Hz 。41电磁干扰与电磁骚扰 电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁干扰(Electromagnetic Interference-EMI)由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。区别 电磁骚扰仅仅是指客观存在的一种电磁现象，它可能造成损害，但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。“电磁骚扰”和“电磁干扰”分别表示“原因”与“后果”。过去“骚扰
15、”与“干扰”常混用。42信号、噪声、干扰 信号 对电子电气电路工作“有用”的电信号，包括待处理的电信号、希望产生的输出等。噪声 除“有用”电信号以外的所有电信号，均是噪声。噪声对电路的工作多少都有些影响。干扰 由噪声导致的“不希望”出现的结果称为干扰。噪声是产生干扰的原因，干扰则是噪声的后果；噪声是客观存在的，无法消除，而只能将它减小到不产生明显干扰的程度，即不产生干扰的程度。43无用信号与有用信号 无用信号(unwanted signal,undesired signal)可能损害有用信号接收的信号。干扰信号(interfering signal 损害有用信号接收的信号。无用信号在某些条件下
16、还是有用的、无害的，而干扰信号任何情况下都是有害的；过去认为“干扰”与“信号”是一个对立面，信号是有用的，干扰是有害的。但根据新的国家标准，信号可以是有用的，也可以是无用的；可以是无害的，也可能是有害的。44抗扰度与敏感度 抗扰度 装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力 敏感性 在电磁骚扰作用下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力 敏感性高，抗扰度低 二者从不同角度反应装置、设备或系统的抗干扰的能力。军用标体系常用敏感性这一术语；而民用标准体系惯用抗扰度一词。45电磁发射与电磁辐射 电磁发射（electromagnetic emission）从源到外发出电磁能量的现象。电磁辐射（
17、electromagnetic radiation）电磁能量以电磁波辐射的形式发射到空间的现象。辐射发射RE(Radiated Emission)通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。传导发射CE(Conducted Emission)沿电源或信号线传输的电磁发射。46辐射干扰 辐射干扰 是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。辐射包含两部分：产品向外的辐射和外界对产品的辐射（通过场传输）。影响：辐射超标 抗干扰差47传导干扰 传导干扰 主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰。传导包含两部分：产品向外的传导和外界对产品的传导（
18、通过线传输）。影响：传导超标：通过导线影响其它产品的正常工作。抗干扰差：容易被其它产品影响。48传输途径 传导 公共电源、公共地线、互连线 辐射 通过空间传播：近场区或感应场区（电容耦合、电感耦合）、远场区（干扰源的发射的电磁能量以电磁波的形式，通过空间传播作用到接收器上)。49电磁干扰的模式 共模干扰与差模干扰共模干扰（Common-mode）：两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。差模干扰（Differential-mode）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反称为差模干扰。50共模/差模干扰的产生n 电网中电感性开关的通断，会产生差模的脉冲干扰。n 空间的电磁波（通信
19、、雷达、雷电等）在电缆上感应出共模干扰。n 两台设备之间的地线电位导致共模电流。VVICMICMICMIDM51敏感设备 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。52电磁敏感度(EMS)辐射抗扰度（Radiated Immunity）射频传导抗扰度（RF Conduct Immunity）静电放电（ESD)电快速瞬变脉冲群（EFT/Burst)浪涌（Surge)电压变化、突降/中断（Voltage dips and interruptions）工频/脉冲/振荡磁场（Power Frequency/Pulse Magnetic/DOW field）
20、振荡波（Oscillatory Waves)电源抗扰度53电场与磁场l电场，导体之间的电压产生电场，电场强度单位：V/m。l磁场，导体上的电流产生磁场，磁场强度单位：A/m。l波阻抗，Zo=E/H。在远场区电场和磁场方向垂直并且都和传播方向垂直称为平面波，电场和磁场的比值为固定值，为Zo=120=377欧。54电磁干扰三要素 电磁骚扰源 指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象。耦合路径 指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上，并使该设备产生响应的媒介。敏感设备 指对电磁骚扰产生响应的设备。所有的电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的。把它们称为电磁干扰三要素。55电磁干扰三要素示意图56电磁干
21、扰三要素示例图57电磁干扰三要素示例图58电磁兼容结构图59如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容概念和术语l 电磁干扰源的特征l 电磁干扰耦合途径l 电磁干扰抑制措施l 电磁兼容标准与测量60电磁干扰源 自然干扰源天电噪声和宇宙噪声 人为干扰源 无线电发射机、信息技术设备时钟、开关电源、静电放电、机动车辆和内然机等61电磁干扰源分类电磁干扰源自然电磁干扰源人为电磁干扰源大气干扰雷电干扰宇宙干扰热噪音功能性干扰源非功能性干扰源无线电广播电视无线通信雷达导航输电线电气化铁路车辆点火系统开关系统工业、科学、医疗设备家用电器办公设备62自然电磁干扰n自然电磁干扰主要指的是宇宙干扰、大气干扰、热噪声和沉积静
22、电干扰。n宇宙干扰是来自宇宙的背景噪声、太阳无线电噪声以及天体、星座发射的无线电噪声。太阳的的干扰频率从10MHz到几十GHz。宇宙干扰最为明显的频率范围为20MHz500MHz，主要的干扰对象为航天飞行器以及通过卫星传播的通信信号和广播信号。n除宇宙干扰外，大气干扰也是常见的自然电磁干扰。主要是雷电干扰，其他的还有沙暴、雨雾等。大气干扰的频率范围主要在30MHz以下，对地球上20 MHz以下的无线电通信影响很大。n热噪声指的是处于一定热力学状态下的导体中所出现的无规则电起伏，是由导体中自由电子的无规则运动引起的。如电阻热噪声、气体放电噪声等。63电气设备干扰1）电晕放电 高压输电线因绝缘失效
23、时会产生间歇脉冲电流，形成电晕放电。电晕放电干扰对低频感测系统的影响较为严重，对高频感测系统影响不大。2）辉光放电及气体放电。如荧光灯、霓虹灯、等。常温空气中，当接点距离为0.0076mm，电压加到320V时会发生辉光放电。荧光灯的干扰电平一般为几十微伏到几千微伏，高的可达几十毫伏；频率为超高频。3）火花放电 电气设备触点处的断续电流将会引起火花放电。对于有金属外壳的电气设备，干扰一般只能从缝隙处和引线处泄露。火花放电干扰频率很高。汽车点火干扰的频率范围为20MHz1000MHz，作用距离可达50 100m。4）开关干扰5）工频干扰64如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容概念和术语l 电磁干扰源的
24、特征l 电磁干扰耦合途径l 电磁干扰抑制措施l 电磁兼容标准与测量65电磁干扰耦合途径 耦合途径（coupling path）电磁能量从源到另一电路或装置所经的途径。传导耦合(conducted coupling)在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备。从广义上说，传导发射还包括不同设备、不同电路使用公共地线或公共电源线所产生的公共阻抗耦合。辐射耦合(radiated coupling)电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播，骚扰电磁能且按电磁场的规律向周围空间发射。辐射发射有时也将感应现象包括在内。具体包括静电耦合、磁场耦合以及电磁
25、耦合。66传导耦合的基本原理 传导耦合按其耦合方式可以划分为三种基本方式：电路性耦合 电容性耦合 电感性耦合 实际工程中，这三种耦合方式同时存在、互相联系。67电路性耦合 电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。当电路1有电压U1作用时，该电压经Z1加到公共阻抗Z12上。当电路2开路时，电路1耦合到电路2的电压为 若公共阻抗Z12中不含电抗元件时为共电阻耦合，简称为电阻性耦合。1221112ZU=UZ+Z图中，Z1、U1及Z12组成电路1Z2、Z12组成电路2Z12为电路1和电路2的公共阻抗68直接传导耦合 由式 ，若 ，则 U1 U2，即电路1的电压U1直接加至电路2，形成直接传导耦合。1
26、221112ZU=UZ+Z12Z 69共阻性耦合 当两个电路的电流流经一个公共阻抗时,一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路,这就是共阻抗耦合。通过公共地线阻抗的耦合70共阻性耦合 地线阻抗形成的耦合骚扰71共阻性耦合 电源内阻及公共线路阻抗形成的耦合72电容性耦合 电容性耦合（The Capacitive Coupling）也称为电耦合，它是由两电路间的电场相互作用所引起。73电容性耦合 假设电路1为骚扰源电路，电路2为敏感电路，两电路间的耦合电容为C。根据等效电路图（b），可以计算出骚扰源电路在电路2上耦合的骚扰电压为:74电容性耦合 式 表明：电容性耦合引起的感应电压
27、正比于骚扰源的工作频率、敏感电路对地的电阻R2（一般情况下为阻抗）、耦合电容C、骚扰源电压U1；电容性耦合主要在射频频率形成骚扰，频率越高，电容性耦合越明显；电容性耦合的骚扰作用相当于在电路2与地之间连接了一个幅度为 的电流源。一般情况下，骚扰源的工作频率、敏感电路对地的电阻R2（一般情况下为阻抗）、骚扰源电压U1是预先给定的，所以，抑制电容性耦合的有效方法是减小耦合电容C。75电感性耦合 也称磁耦合，是由两电路间的磁场相互作用所引起的。两个电路存在互感时，当干扰源是以电源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。磁场耦合的等效电路相当于电压源串接在敏感部位的电路中。n 值
28、得注意是两个电路之间有无直接连接对耦合没有影响。n 无论两个电路对地是隔离还是连接的，感应电压都是相同的。76电感性耦合77电容性耦合与电感性耦合 电容性耦合等效于在敏感设备与地之间并联了一个骚扰电流源；电感性耦合则是产生了一个串联的骚扰电压。78电容性耦合与电感性耦合 如何区分 当减小右侧敏感设备的阻抗时，测量跨接于另一端的阻抗上的骚扰电压；电压降低为电容性耦合；电压升高为电感性耦合。同样道理，磁场耦合对低阻抗电路的影响更大，而电场耦合对高阻抗电路影响更大。79传导干扰l 共阻抗耦合 由两个回路经公共阻抗耦合而产生，干扰量是电流i，或变化的电流di/dt。l 容性耦合 在干扰源与干扰对称之间
29、存在着分布电容而产生，干扰量是变化的电场，即变化的电压du/dt。l 感性耦合 在干扰源与干扰对称之间存在着互感而产生，干扰量是变化的磁场，即变化的电流di/dt。80辐射耦合 通过辐射途径造成的骚扰耦合称为辐射耦合。任何骚扰必须使电磁能量进入接受器才能产生危害，一般而言，实际的辐射骚扰大多数是通过：天线、电缆导线和机壳感应进入接受器。电缆导线感应，然后沿导线传导进入接受器；接收机的天线感应进入接受器；接受器的连接回路感应形成骚扰；金属机壳上的孔缝、非金属机壳耦合进入接收电路。因此，辐射骚扰通常存在四种主要耦合途径：天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。81导体的天线效应 任何载有时
30、变电流的导体都能向外辐射电磁场，同样，任何处于电磁场中的导体都能感应出电压。因此，金属导体在某种程度上可起发射天线和接收天线的作用。例如：架空配电线、信号线、控制线均起天线作用。金属设备外壳也起天线作用。82辐射耦合方式1.天线与天线间的辐射耦合 天线与天线间的辐射耦合是一种强辐射耦合，它是指某一天线产生的电磁场在另一天线上的电磁感应。根据耦合的作用距离可划分为近场耦合和远场耦合；根据耦合作用的目的可划分为有意耦合和无意耦合。2.电磁场对导线的感应耦合 设备电缆线是设备内部电路暴露在机箱外面的部分，它们最容易受到骚扰源辐射场的耦合而感应出骚扰电压或骚扰电流，沿导线进入设备形成辐射骚扰。83辐射
31、耦合方式3.电磁场对闭合回路的耦合 电磁场对闭合回路的耦合是指回路受感应最大部分的长度小于四分之一波长。在辐射骚扰电磁场的频率比较低的情况下，辐射骚扰电磁场与闭合回路的电磁耦合。4.电磁场通过孔缝的耦合 电磁场通过孔缝的耦合是指辐射骚扰电磁场通过非金属设备外壳、金属设备外壳上的孔缝、电缆的编织金属屏蔽体等对其内部的电磁骚扰。84辐射干扰 干扰通过空间传输实质上是干扰源的电磁能量以场的形式向四周空间传播。场可分为近场和远场。近场又称感应场，远场又称辐射场。判定近场远场的准则是以离场源的距离r也定的。r/2 则为远场。r/2 则为近场。85如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容概念和术语l 电磁干扰源的
32、特征l 电磁干扰耦合途径l 电磁干扰抑制措施l 电磁兼容标准与测量86电磁干扰抑制措施 最常用也是最基本是屏蔽、滤波、接地。87屏蔽、滤波、接地 屏蔽 主要用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合形成的电磁噪声传播途径，这三种耦合又对应于静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽，衡量屏蔽的质量采用屏蔽效能这一指标。滤波 在频域上处理电磁噪声的一种技术，其特点是将不需要的一部分频谱滤掉。接地 提供有用信号或无用信号，电磁噪声的公共通路。接地的好坏则直接影响到设备内部和外部的电磁兼容性。88电磁兼容屏蔽技术目的和基本类型l目的：切断电磁噪声的传播途径。l基本类型：主动屏蔽对电磁噪声源的屏蔽。被动屏蔽对电磁敏感设备
33、的屏蔽。l电磁噪声场类型：近场（d/2)属于电磁场（波）。多用于设备之间、系统之间屏蔽技术分析。l电场、磁场、电磁场屏蔽技术不同。89近场静电场屏蔽 静电场屏蔽条件：金属体+接地+Q-Q+Q静电场主动屏蔽静电场被动屏蔽（不必接地）金属屏蔽体金属屏蔽体90近场交变电场屏蔽场源：交变高压、小电流载体。交变近电场屏蔽条件：金属体+接地GSZgZSUgC0USUS=jC0ZSUg/1+jC0(Zg+ZS)jC0ZSUg 金属板不接地 Uj=jC1ZSUg金属板接地 Uj=0US jC2ZSUj (C0 C0)GSZgZSUgC1C0C2UjUS91近场低频磁场屏蔽（100kHz）高频磁场屏蔽体的材料采
34、用金属良导体，例如铜、铝等。高频磁场穿过良导体，产生大涡流，涡流的反磁场可抵消噪声磁场。因此屏蔽体的效能与涡流大小有关。注意：屏蔽壳体上的开缝方向要有利于涡流流通。93磁场屏蔽关键技术 磁导率随场强变化，屏蔽体要选择适当横截面积，防止磁路饱和。选择较短磁路，尽量减小屏蔽体的接缝，保持低磁阻特性。屏蔽材料磁导率随频率升高而下降，注意对不同频率噪声磁场选 用适当屏蔽材料。高导磁材料的导磁率对加工应力敏感，注意采用合理加工方法和 加工后的磁性恢复处理。单纯增加屏蔽层厚度（1.5mm）对磁场衰减效果不会明显增加。采用多层屏蔽，可收到良好效果。单层铁磁材料的屏蔽效能：SEH=20log 0.22r1-(
35、1-t/r)3 r相对导磁率；t屏蔽体厚度；r屏蔽体容积等效球半径。高导磁层良导电层94远场屏蔽电磁波屏蔽 电磁场屏蔽的分析基于电磁波（平面波）理论。波阻抗的概念 ZW=E/H。波阻抗ZW377电场为主ZW377E1/r3,H1/r2磁场为主ZW377E1/r2,H1/r3平面波ZW=377E1/r,H1/r/2观测距离r95电磁兼容的屏蔽技术 三种不同的屏蔽，分别是磁场屏蔽、电场屏蔽和电磁场屏蔽；三种屏蔽可以分别用于对付三种不同的干扰；磁场屏蔽对付电感耦合干扰；电场屏蔽对付电容耦合干扰；电磁场屏蔽对付电磁场耦合干扰；96电磁兼容的屏蔽技术机理97电磁兼容的屏蔽技术 如果用具有良好导电性能的金
36、属材料，将系统包围起来，并将金属材料良好接地，就形成了一种能够同时对付磁场耦合干扰、电场耦合干扰和电磁场耦合干扰的“综合”屏蔽技术。屏蔽体产生涡流（高频）磁场耦合干扰接地的屏蔽体电场耦合干扰金属屏蔽体电磁场耦合干扰98金属外壳的屏蔽作用 金属外壳的确可以具有“综合”屏蔽效果；但是在实际中，其效果却会受到很多限制；通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮电源线缝隙99屏蔽体缝隙处电磁场的泄漏 电磁场会从缝隙处泄漏屏蔽体100滤波器的作用 切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。信号滤波器电源滤波器101滤波 102滤波 103滤波 104滤波 105滤波设计 滤波电路是由
37、电感、电容、电阻、铁氧体磁珠和共模线圈构成的频率选择性网络，阻止某段频率范围内的信号沿线传递。滤波器频率特性分类：高通、低通、带通、带阻。滤波器对干扰信号的处理方式分类：反射式、吸收（损耗式）。滤波器构成形式：硬件滤波器、软件滤波器。滤波器件l 电容（通用电容、三端电容）l 电感（通用电感、共模电感、磁珠）l 电阻106根据阻抗选择滤波电路 107接地 什么是地？电子工程师：地是电路的基准电压结构工程师：地是设备的金属外壳电工：地是大地，即地球108接地 安全地 大地电子设备的金属外壳与大地相连接，其目的是防止当事故状态时金属外壳上出现过高的对地电压而危及操作人员的安全 220V0V109接地
38、 电位基准点 设备内各电路的电压参考点。电路2 2电路1 1电路3 3110接地 地的分类 安全地大地（地球）系统地信号回路的电位基准点,也称工作地 模拟地连接模拟元器件接地引出端形成的地线 数字地连接数字元器件接地引出端形成的地线 保护地连接保护元器件接地引出端形成的地线111接地 二个概念 实际的地（线或平面）一般并不是等电位的 电路中的回流总是走最小阻抗的路径 2mV200mV2mV 10mV10mV 20mV20mV 100mV100mV 200mV112接地 接地问题地环路 尽可能使回路面积小，特别是对于高频电路。回路面积越大，电路工作时对外产生的电磁骚扰越大；回路面积越大，电路工作
39、时抗电磁干扰的能力越小。Hd113接地 地的拓扑结构 浮地 单点接地 多点接地 混合接地114接地 浮 地优点：电路与外部的地系统有良好的隔离，不易受外部地系统上干扰的影响。缺点：电路上易积累静电从而产生静电干扰，有可能产生危险电压。电路2 2电路1 1电路3 3115接地 单点接地（串联）优点：简单缺点：存在共阻抗耦合电路2 2电路1 1电路3 3I1I2I3116接地 单点接地（并联）优点：没有共阻抗耦合缺点：接地线过多电路2 2电路1 1电路3 3I1I2I3117接地 多点接地优点：尽可能少的高频干扰问题缺点：有地环路问题电路2 2电路1 1电路3 3118接地 混合接地电路3 3电路
40、1 1电路4 4电路2 2f 10MHz119接地线阻抗 在EMC领域不能忽视接地导线的交流电阻和电感。导线直流电阻：导体电导率，S导线交流电阻：r导线半径，m导线电感：s导线间距,m 导体间介质介电常数，F/m内感 导体间介质导磁率,H/m外感和电容（平行双线）frRAC2121rRDCfrLi141rsLolnrsCln120接地线阻抗l应使 S 0.83L，S-导线截面（mm2），L-导线长度（m)l地线宜选用扁平线，可增加导线表面积，减小交流电阻l使地线靠近地面等大容量导体，可以减小地线电感 121如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容概念和术语l 电磁干扰源的特征l 电磁干扰耦合途径l 电
41、磁干扰抑制措施l 电磁兼容标准与测量122电磁兼容测量的基本特点 电磁兼容测量是一项综合活动，包含以下几方面的内容。试验（Experiment）是指根据一定的目的，运用必要的手段，在人为控制条件下观察事物本质和规律的一种实践活动。测试（Test）则更多关心的是某一参数的变化或响应；测量（Measurement）是用一定的仪器或工具测定某一参数或指标。123 标准与规范 电磁兼容标准和规范是涉及电磁兼容问题并具有一定法律效力的文件，其主要研究内容有：电气电子系统或设备的电磁干扰、敏感度、电磁兼容测量技术，电子产品辐射的安全性，频段分配与指定等。标准是一个一般性导则，由它可以导出各种规范；而规范则
42、是一个包含详细数据的、必须按照合同遵守的文件。124电磁兼容三要素与标准的关系 解决三者之一都可以解决电磁兼容问题电磁干扰源电磁干扰敏感源电磁干扰传播路径标准中的干扰发射限制标准中的敏感限值内部重点设计125电磁兼容标准 为了确保设备及其各单元必须满足的电磁兼容工作特性，国际有关机构、各国政府和军事部门以及其他相关组织制定了一系列的电磁兼容性标准。标准对设备电磁骚扰发射和电磁抗扰度作出了规定和限制。电磁兼容性标准是进行电磁兼容性设计的指导性文件，也是电磁兼容性试验的依据，因为试验项目、测试方法和极限值等到都是标准给定的。126电磁兼容标准体系表 通用标准 产品类标准 基础标准基础抗扰度标准 通
43、用发射标准 基础发射标准通用抗扰度标准 A A类 环境 A A类 环境 B B类 环境 B B类 环境127基础标准 基础标准是制定其他EMC标准的基础，一般不涉及具体的产品。基础标准规定了现象、环境特征、试验和测量方法、试验仪器和基本试验装置，也规定不同的试验等级及相应的试验电平。128重要的基础标准系列（IEC61000系列）129通用标准 通用标准规定了一系列的标准化试验方法与要求（限值），并指出这些方法和要求所适用的环境。即通用标准是对给定环境中所有产品的最低要求。如果某种产品没有产品类标准，则可以使用通用标准。130产品类标准 产品类标准针对某类产品规定了特殊的电磁兼容要求（发射或抗
44、扰度限值）以及详细的测量程序。产品类标准不像基础标准那样规定一般的测试方法，它比通用标准包含更多的特殊性和详细的规范，其测量方法和限值须与通用标准相互协调。131产品的电磁兼容标准遵循原则 产品依照标准的原则依照如此的顺序：专用产品类标准产品类标准通用标准；即一个产品如果有专用产品类标准，则他的EMC性能应该满足专用产品类标准的要求；如果没有，则应该采用产品类标准进行EMC试验，如果没有产品类标准，则用通用标准进行EMC试验，以此类推。132国际上主要标准化组织和标准133电磁兼容技术学习l 为什么要研究电磁兼容技术l 如何掌握电磁兼容技术l 电磁兼容试验134电磁兼容试验的特点135电磁兼容
45、试验的特殊地位136电磁兼容试验原则一所连接的外围设备受试设备处于实际使用状态电缆的种类、布置、长度等接地状态软硬件的工作状态137电磁兼容试验原则二敏感度试验时处于最敏感状态（例如：做电缆传导敏感度试验时，设备读取电缆上的数据）受试设备处于最坏状态发射试验时，处于最大发射状态（例如：测量控制器辐射发射时，所有控制数据的传输状态）138电磁兼容测试技术 电磁兼容测试 是根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准要求。产品在定型和进入市场之前EMC性能必须达到标准要求。EMC测试项目 EMC测量主要分两大类：电磁干扰EMI（Electromagnetic Intreference）测试和电磁抗扰性EMS（Electromagnetic Susceptibility）测试。电磁发射 辐射发射RE（Radiated Emission）：测试通过空间传播的电磁能量。传导发射CE（Conducted Emission）：测试沿电源线、控制线或信号线传播的电磁能量。139提问与解答环节Questions and answers140添加标题添加标题添加标题添加标题此处结束语点击此处添加段落文本 .您的内容打在这里，或通过复制您的文本后在此框中选择粘贴并选择只保留文字141感谢您的观看与聆听本课件下载后可根据实际情况进行调整
