01

什么是EMC

EMC：Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性，是電氣和電子設(shè)備與其電磁環(huán)境以及其他設(shè)備的相互作用。所有電子設(shè)備都有可能發(fā)射電磁場(chǎng)。隨著電子設(shè)備在日常生活中的普及 - 電視，洗衣機(jī)，電子點(diǎn)火燈，交通信號(hào)燈，手機(jī)，自動(dòng)取款機(jī)，防盜標(biāo)簽，僅舉幾例 - 因此設(shè)備相互干擾的可能性很大。

這意味著發(fā)射電磁波或干擾的每臺(tái)設(shè)備都必須將其限制在一定水平，并且每個(gè)單獨(dú)的設(shè)備都必須對(duì)其預(yù)期運(yùn)行環(huán)境中的電磁干擾具有足夠的免疫力。

如果這么說(shuō)我們還是覺(jué)得抽象的話(huà)，下面我們舉幾個(gè)例子來(lái)說(shuō)明一下：

生活中我們是否見(jiàn)到過(guò)這樣的現(xiàn)象

如果圖中兩人為設(shè)備的話(huà)那么二者電磁兼容都不合格，一方面說(shuō)明脫襪子的元件1產(chǎn)生的干擾顯然影響了元件2而使其不能正常工作，另一方面呢說(shuō)明元件2的抗干擾能力不足以致受筒子1影響……

EMC包括以下三方面含義：

EMC（電磁兼容）=EMI（電磁干擾）+EMS（電磁抗擾度）+電磁環(huán)境

1.EMI：Electro Magnetic Interference，電磁干擾，即處在一定環(huán)境中的設(shè)備或系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)產(chǎn)生超過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)所要求的電磁能量。EMI是“快”的產(chǎn)物，產(chǎn)品IC的工作頻率會(huì)越來(lái)越高，帶來(lái)的EMI問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重；但是測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有放松，只有加嚴(yán)的可能；

2.EMS：Electro Magnetic Susceptibility，電磁抗擾度，即處在一定環(huán)境中設(shè)備或系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備或系統(tǒng)能承受相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)的電磁能量干擾。

3.電磁環(huán)境：即系統(tǒng)或設(shè)備的工作環(huán)境。

在這里，我們使用一張舊圖片作為EMI外觀(guān)的簡(jiǎn)單示例。 在左邊，你會(huì)看到一張從舊電視上拍攝的照片。由于它不是為 EMI 設(shè)計(jì)的，因此舊電視非常容易受到 EMI 及其環(huán)境中引起的故障的影響。右圖顯示了這種干擾的結(jié)果。

02

EMC產(chǎn)生機(jī)理

EMI產(chǎn)生三要素：

①電磁騷擾源：指產(chǎn)生電磁騷擾的元件、器件、設(shè)備或自然現(xiàn)象；騷擾是一種電磁能量，干擾是騷擾產(chǎn)生的結(jié)果或后果。 ? ② 耦合途徑或稱(chēng)耦合通道：指把能量從騷擾源耦合到敏感設(shè)備上，并使該設(shè)備產(chǎn)生響應(yīng)的媒介； ? ③ 敏感設(shè)備：指對(duì)電磁騷擾產(chǎn)生響應(yīng)的設(shè)備。 ? 所有的電磁干擾都是由上述三個(gè)因素的組合而產(chǎn)生的。把它們稱(chēng)為電磁干擾三要素。如下圖所示

由電磁騷擾源發(fā)出的電磁能量，經(jīng)過(guò)某種耦合通道傳輸?shù)矫舾性O(shè)備，導(dǎo)致敏感設(shè)備出現(xiàn)某種形式的響應(yīng)并產(chǎn)生效果。這一作用過(guò)程及其效果，稱(chēng)為電磁干擾效應(yīng)。 ? 電磁兼容學(xué)科研究的主要內(nèi)容是圍繞構(gòu)成電磁干擾的三要素進(jìn)行的，即對(duì)電磁騷擾源、耦合通道和敏感設(shè)備的研究。

EMC三要素，缺少任何一個(gè)都構(gòu)不成EMC問(wèn)題

03

EMC測(cè)試

EMC對(duì)于汽車(chē)的重要性：在選購(gòu)汽車(chē)時(shí)，安全性是消費(fèi)者最關(guān)心的性能之一。汽車(chē)的安全性能涉及到 很多領(lǐng)域 ，電磁兼容就是其中的重要部分。汽車(chē)的空間相對(duì)狹小，但在這狹小的 空間內(nèi)卻集中了大量的電子設(shè)備，如導(dǎo)航儀、汽車(chē)音響、倒車(chē)?yán)走_(dá)和安全氣囊等。在有限的空間內(nèi)，各汽車(chē)電子產(chǎn)品應(yīng)能通過(guò)電磁兼容測(cè)試，汽車(chē)組裝完畢? 后還要做整車(chē)電磁兼容測(cè)試。

01

EMC測(cè)試-EMI

EMI對(duì)應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目：

輻射發(fā)射RE—通過(guò)空間以電磁波的形式發(fā)射電磁騷擾能量。

傳導(dǎo)發(fā)射CE（其中包括功率，喀嚦聲）—通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)以電壓電流的形式發(fā)射電磁騷擾能量。

諧波（Harmonics） —設(shè)備工作時(shí)向交流供電電源注入的50Hz高次諧波。

電壓波動(dòng)和閃爍（Flicker） —設(shè)備工作時(shí)引起的交流供電電壓的起伏波動(dòng)。

02

EMC測(cè)試-EMS

EMS對(duì)應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目：

輻射抗擾度 RS—對(duì)空間騷擾電磁波的抗擾度。 ?

傳導(dǎo)抗擾度CS—對(duì)導(dǎo)線(xiàn)傳導(dǎo)的騷擾電壓和電流的抗擾度。 ?

靜電放電ESD—對(duì)靜電放電產(chǎn)生的脈沖騷擾的抗擾度。 ?

電快速瞬變脈沖群EFT—對(duì)某些電路產(chǎn)生的群脈沖騷擾的抗擾度。騷擾從導(dǎo)線(xiàn)加入。

浪涌（surge）—對(duì)雷電或某些電路產(chǎn)生的脈沖騷擾的抗擾度。騷擾從導(dǎo)線(xiàn)加入。 ?

電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化（DIP）—對(duì)供電電源變化的抗擾度。

工頻磁場(chǎng)（PMS）—對(duì)50Hz交流電產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)的抗擾度 ? ?

EMC的測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)，主要分為四級(jí)： ?

A：技術(shù)性能指標(biāo)正常，無(wú)異常

B：測(cè)試過(guò)程中性能降低但不失常，測(cè)試結(jié)束后可自行恢復(fù)

C：測(cè)試過(guò)程中喪失但是經(jīng)過(guò)人工干預(yù)后可恢復(fù)

R：除保護(hù)元件外，不允許出現(xiàn)因設(shè)備或者軟件損壞或者數(shù)據(jù)丟失而造成不能恢復(fù)的功能喪失或性能降低 ? 目前國(guó)內(nèi)大部分車(chē)廠(chǎng)所參考的電磁標(biāo)準(zhǔn)是ISO 和CISPR， 這其中，整車(chē)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是ISO11451和CISPR12，而對(duì)于車(chē)載顯示屏，則需要參考車(chē)載零部件的標(biāo)準(zhǔn)，主要是指ISO11452和CISPR25。 ?

EMC的測(cè)試，是需要所有組裝器件組合成完整的車(chē)載配件。對(duì)于車(chē)載主機(jī)來(lái)說(shuō)，一定要把顯示模組、外殼、PCB等組合起來(lái)作為一個(gè)整體進(jìn)行測(cè)試，任何對(duì)于單體的標(biāo)準(zhǔn)要求，都是不符合規(guī)定的。

04

EMC防護(hù)設(shè)計(jì)

1、降低源端的干擾信號(hào)--比如說(shuō)，數(shù)字信號(hào)的上升/下降時(shí)間越短，其所包含的高頻頻譜越多；一般來(lái)說(shuō)，頻率越高，越容易耦合到接收端。如果我們想降低數(shù)字信號(hào)所引起的干擾的話(huà)，可以拉長(zhǎng)數(shù)字信號(hào)的上升/下降時(shí)間。但前提是，需要保證接收該數(shù)字信號(hào)的器件的正常工作。

2、降低接收端對(duì)干擾的敏感度---這個(gè)往往比較難，因?yàn)榻档蛯?duì)干擾的敏感度的同時(shí)，可能會(huì)影響其對(duì)有用信號(hào)的接收。

3.PCB的不良布局，是EMC的一個(gè)主要來(lái)源-- ? ?

1 電路中有哪些輻射源 ? 電路中比較常見(jiàn)的輻射源包括：時(shí)鐘，數(shù)字信號(hào)，DC-DC轉(zhuǎn)換，直流電源線(xiàn)以及低速線(xiàn)。 ?

時(shí)鐘：周期變化，會(huì)產(chǎn)生諧波； ?

數(shù)字信號(hào)：雖然不是周期變化，但是也會(huì)產(chǎn)生比較大的噪聲； ?

直流電源線(xiàn)以及低速線(xiàn)：雖然這些線(xiàn)本來(lái)的目的，是走電源或者低速信號(hào)。但是可能會(huì)有高速信號(hào)反串到這些線(xiàn)中，造成干擾。所以，如果一個(gè)IC內(nèi)部有高速電路，那做PCB設(shè)計(jì)時(shí)，把與其連接的每根線(xiàn)都當(dāng)成高速信號(hào)線(xiàn)小心對(duì)待。 ?

2 電路中關(guān)鍵的回流路徑 ? 首先，需要知道，電流是一個(gè)環(huán)路，有多少過(guò)去，就有多少回來(lái)。 ?

再者，電流是追尋最小阻抗，Z=R+jwL。所以當(dāng)頻率低的時(shí)候，是找電阻最小的路徑；而頻率高的時(shí)候，則是找電感最小的路徑。從下圖中，可以看到，當(dāng)頻率為1KHz時(shí)，回流路徑則選擇兩點(diǎn)最短的路徑；當(dāng)頻率〉1MHz時(shí)，回流路徑則選擇最小感抗的路徑。

? 所以，假設(shè)有兩個(gè)器件，從器件A有50MHz的信號(hào)到器件B，則其回流路徑則為PATH2，而非PATH1?；亓鲝钠骷﨎的GND管腳流出，經(jīng)過(guò)50MHz高速線(xiàn)的下方，回到器件A的GND管腳。

? 如果信號(hào)頻率在KHz以下，那么回流會(huì)散到大部分的電路板上，因?yàn)橐刂钚‰娮枳呗铮⒌拈_(kāi)，截面積就大，電阻就小。如果板上有敏感的模擬信號(hào)，可能會(huì)有問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候，可以在地上割個(gè)縫隙，如下圖所示。

3 板子上是否有天線(xiàn)形成 ? 有時(shí)候畫(huà)板子的時(shí)候，不小心就形成一個(gè)天線(xiàn)。 ?

PCB板上不小心形成的天線(xiàn)，一般都滿(mǎn)足下面三個(gè)條件： ?

a.天線(xiàn)包含兩個(gè)部分

b.兩個(gè)部分都不是最小尺寸(就是說(shuō)，天線(xiàn)的尺寸要和波長(zhǎng)能夠在同一數(shù)量級(jí))

c.兩個(gè)部分之間存在感應(yīng)電壓 ? 對(duì)于小于100MHz的低頻信號(hào)，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為3m；一般的PCB板，都遠(yuǎn)小于這個(gè)值。所以，在這個(gè)頻率以下，一般會(huì)發(fā)生天線(xiàn)效應(yīng)的，可能就是電纜或者金屬機(jī)殼了。只要避免電纜之間產(chǎn)生電壓，則會(huì)減小發(fā)生天線(xiàn)效應(yīng)的可能性。這可以通過(guò)將接插件放置在PCB板的同一側(cè)實(shí)現(xiàn)。 ?

4 找一下可能的耦合路徑 ? 耦合路徑有傳導(dǎo)，電場(chǎng)耦合，磁場(chǎng)耦合和電磁場(chǎng)耦合。 ?

4.結(jié)構(gòu)方面的防護(hù)措施：使用屏蔽膜

屏蔽是利用屏蔽體來(lái)阻擋或減小電磁能傳輸?shù)囊环N技術(shù)，是抑制電磁干擾的重要手段之一。對(duì)于大部分設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)而言，屏蔽都是必要的。

屏蔽有兩個(gè)目的，一是限值內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏出該內(nèi)部區(qū)域，二是防止外來(lái)的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域。

總之前面幾種方法對(duì)提高電磁兼容性都有好處，但應(yīng)用最為廣泛的是改變接地結(jié)構(gòu)及線(xiàn)路布線(xiàn)的分類(lèi)整理的方法，這些方法不僅節(jié)約成本，而且是最有效的整改方法。屏蔽雖然會(huì)增加成本，但是其所起到的屏蔽效能有時(shí)是其它方法無(wú)法媲美的。所以，在實(shí)際的整改中應(yīng)以改變接地結(jié)構(gòu)、線(xiàn)路布線(xiàn)的分類(lèi)整理、屏蔽的方法為主，以其它方法為輔。

05

EMC的計(jì)算

但基本上以測(cè)試為準(zhǔn)，實(shí)際測(cè)試和計(jì)算結(jié)果有時(shí)候會(huì)出入很大。

審核編輯：劉清