本來打算先從電子器件開始寫起,無奈最近工作遇到EMC的問題,此乃電子電氣領(lǐng)域一大玄學(xué),從今天開始,Monster將與大家一起梳理一下EMC的相關(guān)知識。
01 什么是EMC?
EMC:Electromagnetic compatibility,電磁兼容性
國際電工委員會(International Electrotechnical Commission:IEC)對電磁兼容的定義為:在同一電磁環(huán)境中,設(shè)備能夠不因為其他設(shè)備的干擾影響正常工作,同時也不對其他設(shè)備產(chǎn)生影響工作的騷擾。主要包含三個部分。
(1)EMI:Electromagnetic Interference,電磁干擾
指機器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲——攻擊別人的能力,即攻擊指數(shù);
相對應(yīng)的測試項目有:
①輻射發(fā)射:Radiate Emission,簡稱RE
②傳導(dǎo)發(fā)射:Conduct Emisssion,簡稱CE
③諧波電流測量:Harmonic
④電壓波動和閃爍測量:Fluctuation and Flicker
(2)EMS:Electromagnetic Susceptibility,電磁抗擾度
指機器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力——抵御他人攻擊的能力,即防御指數(shù)。
相對應(yīng)的測試項目有:
①輻射抗擾度:Radiate Susceptibility,簡稱RS
②傳導(dǎo)抗擾度:Conduct Susceptibility,簡稱CS
③靜電放電抗擾度:Electrostatic Discharge,ESD
④電快速瞬變脈沖群抗擾度:Electrical Fast Transient/Brust,簡稱EFT/B
⑤浪涌抗擾度:Surge
⑥工頻磁場抗擾度:Power-frequency magnetic susceptibility,簡稱PMS
⑦電壓跌落與/短時中斷:DIP/interruptions,簡稱Dips
(3)電磁環(huán)境(Electromagnetic Environment):即系統(tǒng)或設(shè)備的工作環(huán)境。
用如下圖示總結(jié)EMC及其測試項目,每項的具體測試方法將在今后的文章中與大家一起逐步學(xué)習(xí)。
02 EMC三要素
EMC三要素:干擾源、敏感設(shè)備、耦合途徑,三者缺一不可。
(1)干擾源:分為兩類,自然干擾源和人為干擾源。
①自然干擾源
• 大氣噪聲干擾:如雷電產(chǎn)生的火花放電、屬于脈沖寬帶干擾,其覆蓋從數(shù)Hz到100MHz以上.傳播的距離相當(dāng)遠;
• 太陽噪聲干擾:指太陽黑子的輻射噪聲。在太陽黑子活動期.黑子的爆發(fā).可產(chǎn)生比平穩(wěn)期高數(shù)千倍的強烈噪聲.致使通信中斷;
• 寧宙噪聲:指來自宇宙天體的噪聲;
• 靜電放電:人體、設(shè)備上所積累的靜電電壓可高達幾萬伏直到幾十萬伙.常以電暈或火花方式放掉,稱為靜電放電。靜電放電產(chǎn)生強大的瞬間電流和電磁脈沖,會導(dǎo)致靜電敏感器件及設(shè)備的損壞。靜電放電屬脈沖寬帶干擾、頻譜成分從直流一直連續(xù)劍中頻頻段。
②人為干擾源
• 無線電發(fā)射設(shè)備:包括移動通信系統(tǒng)、廣播、電視、雷達、導(dǎo)航及無線電接力通信系統(tǒng).如微波接力,衛(wèi)星通信等。因發(fā)射的功率大,其基波信號可產(chǎn)生功能性干擾;諧波及亂真發(fā)射構(gòu)成非功能性的無用信號干擾;
• 工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)設(shè)備:如感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻電焊機、X光機、高頻理療設(shè)備等.強大的輸出功率除通過空間輻射干擾外,還通過工頻電力網(wǎng)干擾遠方的設(shè)備;
• 電力設(shè)備:包括伺服電機、電鉆、繼電器、電梯等設(shè)備通、斷產(chǎn)生的電流劇變及伴隨的電火花成為干擾源:電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載(如電弧爐等)、 間斷電源(UPS)等同態(tài)電源轉(zhuǎn)換設(shè)備產(chǎn)生大量諧波涌入電網(wǎng)成為干擾源:日光燈等照明設(shè)備也產(chǎn)生輝光放電噪聲干擾;
• 汽車、內(nèi)燃機點火系統(tǒng):汽車點火系統(tǒng)產(chǎn)生寬帶干擾,從幾百千赫到幾百兆赫干擾強度幾乎不變;
• 電網(wǎng)干擾:指由50Hz交流電網(wǎng)強大的電磁場和大地漏電流產(chǎn)生的干擾,以及高壓輸電線的電暈和絕緣斷裂等接觸不良產(chǎn)生的微弧和受污染導(dǎo)體表面的電火花;
• 高速數(shù)字電子設(shè)備:包括計算機和相關(guān)設(shè)備。
(2)敏感設(shè)備
• 生物學(xué)上的人:動物,植物
• 通信工具:廣播接收機,導(dǎo)航接收機,雷達接收機,雙向無線電接收機
• 工業(yè)的:控制器,放大器
• 醫(yī)療的:醫(yī)療傳感器
• 計算設(shè)備:線路接收器,電源分配器,磁盤驅(qū)動器,視頻放大器
(3)耦合途徑
• 傳導(dǎo)干擾:沿電源線或信號線及公用地線等傳輸?shù)碾姶鸥蓴_;
• 輻射干擾:通過空間傳播的電磁干擾。
03 電子產(chǎn)品EMC設(shè)計要求
在電子產(chǎn)品設(shè)計時,考慮產(chǎn)品的EMC性能非常必要,它是決定產(chǎn)品核心競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)。在Monster的公司,所有產(chǎn)品的EMC都是按照同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最高要求進行摸底測試。
通過以上的簡單學(xué)習(xí),我們可以總結(jié)出電子產(chǎn)品EMC設(shè)計的基本原則:
• 限制干擾源的電磁發(fā)射;
• 控制電磁干擾的傳播;
• 增強敏感設(shè)備的抗干擾能力。
通常,我們自己的產(chǎn)品同時扮演了干擾源、敏感設(shè)備的角色,也會成為電磁干擾的耦合媒介。
EMC是一門設(shè)計多學(xué)科、多領(lǐng)域的復(fù)雜學(xué)問,看不見、摸不著,是一個至始至終令人煩惱的難題。但是,也有規(guī)律可循,只要我們仔細(xì)鉆研,克服EMC難題,指日可待。下期開始,我們將對EMC的每項測試進行深入的了解,再會。
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