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EMI//EMC
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EMI： 所有对于电气、电子设备(系统)来说不希望有的电磁现象(电压、电流或电磁场、电场、磁场)统称为电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)或电磁噪声。 电磁污染： 随着科学技术的进步，工业的发达，除了自然界存在的电磁现象以外，通信、电力、大量的设备运行和交通运输带来的人为电磁干扰特别是人类进入太空，掌握核武器技术，发展电子战技术使电磁环境越来越复杂和严重。与此同时，电子技术(包括计算机技术)本身又朝着高额、高速度、高灵敏度、高可靠性、多功能化、小型化、大规模集成化、复杂化和大功率、小信号的应用等方面发展，因此电磁干扰问题就愈来愈突出，已成为许多设备、系统能否发挥正常作用的主要障碍；犹如工业带来的“三废”污染，电磁干扰被视为环境电磁污染。 EMC： 所谓电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)包括两方面的含义： (1) 电子系统或设备之间在电磁场环境中的相互兼顾； (2) 电子系统或电子设备在电磁环境中能正常工作。 这就是说，设计一个电子系统或设备时一方面必须保证在所处的电磁环境中能按设计要求正常工作；另一方面也必须限制自身发出的电磁噪声使之不致影响其它系统或设备的正常工作。我们把满足这些要求的设备和系统称为电磁兼容的。 EMI三要素： 构成电磁干扰有三个要素，即干扰(发射)源、干扰的传播途径及干扰接收器。 在电磁环境中，我们把一切发生电磁干扰的物体如设备、器件称为干扰源、干扰者或干扰发射器。 而把一切受影响的物体，如设备、器件称为干扰对象、受害者或干扰接收器。 从干扰源把干扰能量递送到干扰对象有两种方式：传导方式和辐射方式。因此，从接收器的角度看，耦合可分为两类：传导耦合和辐射耦合。参见图I－9。 干扰源： 电磁干扰源是一个笼统的概念，一般说来可以分两大类：自然干扰源和人为干扰源 自然干扰源主要是：雷电、太阳异常电磁辐射及来自宇宙的电磁辐射等。 常见的人为干扰源有如下几种： 高频及微波设备——例如高功率微波发射机、雷达、高频发射机、高频感应炉、 灶、微波治疗机等。 高压设备——例如高压电源、高功率脉冲设备、高压强流脉冲加速器等。 开关设备——例如各种脉冲发生器、数字计算机、继电器、交换子等。 功率设备——例如电动机、焊接机等。 火花设备——一切可能产生电火花之部件，如高压点火脉冲装置、电机电刷、设备、手电钻、吸尘器等。 静电放电——空中飞行的飞机、运油行驶的汽车、人体(特别是穿毛皮或人造纤维服装的人或在地毯上行走的人)都会积累静电， 产生的电压高达数kv乃至数十kv， 有的甚至达到1MV。当仪器、设备或器件靠近累积有静电又未经放电处理的物体或人体时会产生静电放电，从而引起干扰或导致设备损坏。 核电磁脉冲——核爆炸时会产生极强的核电磁脉冲(Nuclea Electromagnetic Pulse，NEMP)，其强度可达l05v／m以上，其分布的范围也极广，特别是高空核爆炸可达数千km。 除了核爆炸以外，强流脉冲加速器也会产生极强的电磁脉冲。 EMI的抑制和防护的一般方法 电磁干扰的抑制和防护，即电磁干扰的控制是电磁干扰兼容性设计的中心内容。具体的设计要根据具体情况，包括干扰源的类型、频谱、强度、耦合途径及接收器的敏感度而定。对电磁干扰的抑制，往往需要综合加以考虑，才能采取适当的有效的措施。 空域防护控制 屏蔽 频域防护控制 滤波 调频 编码 电—光变换 时域防护控刺 主动时间回避法 被动时间回避法 能域防护控制 限幅钳位或旁路分流 电磁屏蔽： 一般在远离干扰源的情况下，单纯的电场或磁场是很少见的。通常所说的电磁干扰均是电场和磁场同时存在的高频辐射电磁场。对于电磁场，电场分量和磁场分量总是同时存在，只是当频率较低、而且在离干扰源不远的地方(即近场条件)，随着不同特性的干扰源，其电场分量和磁场分量有很大差别。对于高电压、小电流的干扰源近场以电场为主，其磁场分量可以忽略；而对于低电压、大电流的干扰源近场以磁场为主，其电场分量可以忽略。因此，对上述这两种特殊情况，我们可以分别按电场屏蔽和磁场屏蔽来考虑。当频率较高，或在离干扰源较远的地方(即远场条件)，不论干扰源本身特性如何，均可看作平面波电磁场，此时电场和磁场都不可忽略，因此就需要将电场与磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。 静电屏蔽： 定义： 封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场影响；接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象叫静电屏蔽。 理论基础： 在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零．这是静电屏蔽的理论基础． 应用例子： 均压服，屏蔽电缆(信号线)，电子管用金属壳。 注意：实际应用中，金属外壳不必完全封闭，如金属网（屏蔽不彻底）效果接近金属壳。 静磁屏蔽： 定义： 利用高磁导率的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外部磁场（静磁场是于研究范围里各点场强与方向都恒定的磁场）。 理论基础： 将铁磁材料做成如右图的回路，置于外磁场中，绝大部分 的磁场集中在铁磁回路中。铁磁材料与空腔中的空气构成 一个并联的磁路，因为铁磁材料的磁导率要比空气的磁导 率大几千倍，所以外磁场的磁力线绝大部分从铁磁材料壁 内通过，而进入空腔的磁力线极少。 以上原理对于变动的磁场也适用。 应用例子： 静磁屏蔽在电于器件中有着广泛的应 用．例如变压器或其他线圈产生的漏磁通会对电子的运动产生作用，影响示波管或显像管中电子束的聚焦．为了提高仪器或产品的质量，必须将产生漏磁通的部件实行静磁屏蔽．在手表中，在机芯外罩以软铁薄壳就可以起防磁作用。 其他知识： 1. 静电屏蔽的效果比静磁屏蔽的效果好，因为导体的电导率要比空气的电导率大十几个数量级，而铁磁材料的磁导率与空气的磁导率只差几个数量级。为达到好的静磁屏蔽效果，通常采用多层屏蔽。理想的静磁真空是利用超导体的迈斯纳效应：将一块超导体放在外磁场中，其体内的磁感应强度B永远为零。超导体是完全的抗磁体，具有最理想的静磁屏蔽效果。 2. 高频交变磁场屏蔽是利用涡流产生反磁场来抵消穿过屏蔽的磁场。 3. 磁场屏蔽的开口要顺着磁场方向。 滤波： 滤波是抑制传导干扰的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收信号的频谱宽很多。这样，当接收器接收有用信号时，也会接收那些不希望有的于扰。为此，采用滤波器可以限制接收系统的频带以抑制无用的干扰，而不影响有用信号，即可提高接收器的信噪比。 滤波器可分有源滤波器和无源滤波器两类，前考系含有源元件组成的滤波电路，而后者仅由无源元件组成。 无源滤波器又可分为反射滤波器及损耗滤波器两类。反射滤波器系由电抗元件组成的LC滤波器，它系将无用频率成分的能量反射给源，而不消耗能量，(实际上LC电路本身均含有电阻，总有一些损耗，不过滤波主要靠反射的作用)。损耗滤波器的原理系将干扰烦率成分的能量损耗掉而不予接收。 损耗滤波器系另一种类型的滤波器，其原理是将不希望有的频率成分的能量损耗在滤波器内，而不是反射回去。凡缠绕在磁芯上的扼流圈、铁氧体磁环、内外表面镀上导体的铁氧体管所构成的传输线都可以作为损耗滤波器：它们将不要的频率成分的能量以涡流形式损耗掉。现在一些抗电磁干扰的电缆插头就是安装有损耗滤波器．现以典型铁氧体管之插入损耗特性示于图3—15。由图可以看出，频率越高管子越长损耗越大。 损耗滤波器可以直接装在电插头上。损耗滤波器的主要优点是体积小，但其缺点是频率特性不好。 [ Last edited by luo.henry on 2008-4-25 at 14:54 ] |
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