電磁兼容性

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電磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁騷擾(Electromagnetic Disturbance)不能超過一定的限值；另一方面是指設備對所在環境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。

自從電子系統降噪技術在70年代中期出現以來，主要由于美國聯邦通訊委員會在1990年和歐盟在1992提出了對商業數碼產品的有關規章，這些規章要求各個公司確保它們的產品符合嚴格的磁化系數和發射準則。符合這些規章的產品稱為具有電磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。

中文名電磁兼容性外文名 electromagnetic compatibility干擾傳導干擾和輻射干擾應用電子系統降噪技術

歷史

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過去在軍事領域之外，對于電磁兼容性的研究并不嚴謹，而且大多數設備制造商并不關心電磁兼容性問題。但隨著使用更低信號電壓的現代數字設備的時鐘頻率迅速增高，電磁兼容性問題變得越來越重要。許多國家意識到這個凸現的問題，并對相關設備制造商頒布了政令，要求只有滿足基本條件的設備才能夠銷售。

各國的相應的組織機構開始制定標準并維護政府指令，其中較為知名的國家組織有：美國的FCC、歐洲的CEN、CENELEC和ETSI及英國的BSI。還有眾多國際組織致力于“推進各項標準化問題的國際合作”，當然也包含電磁兼容性標準。

其中最重要國際組織是國際電工委員會（International Electrotechnical Commission，IEC），它擁有多個電磁兼容性問題的全職分會。在IEC中協調這些分會的是ACEC，電磁兼容性問題的顧問委員會。

干擾的形成

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電磁干擾介紹

電磁干擾(Electromagnetic Interference)，簡稱EMI，有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾主要是電子設備產生的干擾信號通過導電介質或公共電源線互相產生干擾；輻射干擾是指電子設備產生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給另一個電網絡或電子設備。為了防止一些電子產品產生的電磁干擾影響或破壞其它電子設備的正常工作，各國政府或一些國際組織都相繼提出或制定了一些對電子產品產生電磁干擾有關規章或標準，符合這些規章或標準的產品就可稱為具有電磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。電磁兼容性EMC標準不是恒定不變的，而是天天都在改變，這也是各國政府或經濟組織，保護自己利益經常采取的手段。[1]

干擾源與受干擾源

無論何種情況下電磁相容的問題出現總是存在兩個互補的方面：
一個是干擾發射源和一個為此干擾敏感的受干擾設備。
如果一個干擾源與受干擾設備都處在同一設備中稱為系統內部的EMC 情況。
不同設備間所產生的干擾狀況稱為系統間的EMC 情況。
大多數的設備中都有類似天線的特性的零件如電纜線、PCB 布線、內部配線、機械結構等這些零件透過電路相耦合的電場、磁場或電磁場而將能量轉移。
實際情況下設備間和設備內部的耦合受到了屏蔽與絕緣材料的限制而絕緣材料的吸收與導體相比的影響是微不足道的。
電纜線對電纜線的耦合既可以是電容性也可以是電感性并且取決于方位、長度及接近程度的影響。

公共阻抗的耦合

公共阻抗耦合線路是干擾源與受干擾設備共用電路阻抗所引起的。
公共導線也因兩個電流環之間的互感而引起或因兩個電壓節點之間的互容耦合而引起。
對于傳導性的公共阻抗耦合的解決是將連接線分離使系統各自獨立避免形成公共阻抗。

發射

來自PCB 的發射：在大多數設備中主要的電流源是流入PCB 板上的電路中這些能量借由PCB 板所模擬成的天線而將干擾輻射出去。
來自電纜線的輻射：干擾電流以共模形式產生于在PCB 和設備內部其他位置形成的對地噪聲并沿著導體或者屏蔽電纜的屏蔽層流動。
傳導發射：干擾也可能從其他電纜以感性或容性方式偶合到電纜線上。
產生的干擾可能以差模(在火線與中線或在信號線之間)或共模(在火線/中線/信號線與接地間)或者以二者的混合形式出現。
對于電源部埠需要測量每一個相線/中線與在電源電纜遠端地之間的電壓。
差模發射通常與來自電源的低頻開關噪聲聯系在一起。
共模發射則是由于更高頻率的開關元件、內部電路源或電纜的內部偶合引起的。
電路的分布電容分布廣泛。若沒有屏蔽物體的話,取決于與其他物體接近的程度。由于周圍環境有較高的電容,部分屏蔽的機殼實際上會使耦合更加嚴重惡化。

電磁兼容性分析角度

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電磁兼容性包括兩方面：EMI(電磁干擾)，EMS(電磁敏感性)兩方面。

EMI分類

CE（傳導干擾），RE（輻射干擾），PT(干擾功率測試)等等。

EMS分類

ESD(靜電放電），RS（輻射耐受），EFT/B(快速脈沖耐受)，surge（雷擊），CS（傳導耐受）等等

以上的各種試驗都要由專門的實驗室進行測試。是電子類商品進入市場前要取得認證的必要條件。中國這樣的實驗室很多，大部分集中在深圳等地。

電磁兼容性試驗與檢測的試驗室有環境可靠性與電磁兼容試驗服務中心、航天環境可靠性試驗中心等機構。

電磁兼容性的重要規律

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規律一、EMC費效比關系規律：EMC問題越早考慮、越早解決，費用越小、效果越好。[2]

在新產品研發階段就進行EMC設計，比等到產品EMC測試不合格才進行改進，費用可以大大節省，效率可以大大提高；反之，效率就會大大降低，費用就會大大增加。

經驗告訴我們，在功能設計的同時進行EMC設計，到樣板、樣機完成則通過EMC測試，是最省時間和最有經濟效益的。相反，產品研發階段不考慮EMC，投產以后發現EMC不合格才進行改進，非但技術上帶來很大難度、而且返工必然帶來費用和時間的大大浪費，甚至由于涉及到結構設計、PCB設計的缺陷，無法實施改進措施，導致產品不能上市。

規律二、高頻電流環路面積S越大,EMI輻射越嚴重。

高頻信號電流流經電感最小路徑。當頻率較高時，一般走線電抗大于電阻，連線對高頻信號就是電感，串聯電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測設備上的高頻電流環路產生的，最惡劣的情況就是開路之天線形式。對應處理方法就是減少、減短連線，減小高頻電流回路面積，盡量消除任何非正常工作需要的天線，如不連續的布線或有天線效應之元器件過長的插腳。

減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務之一，就是想方設法減小高頻電流環路面積S。

規律三、環路電流頻率f越高，引起的EMI輻射越嚴重，電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大。減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二，就是想方設法減小騷擾源高頻電流頻率f，即減小騷擾電磁波的頻率f。