EMI
電磁干擾
EMI是指電子產品工作會對周邊的其他電子產品造成干擾,與此關聯的還有EMC規範。是電子電器產品經常遇上的問題。干擾種類有傳導干擾和輻射干擾。
電磁干擾(Electromagnetic Interference 簡稱EMI),直譯是電磁干擾。這是合成詞,我們應該分別考慮"電磁"和"干擾"。是指電磁波與電子元件作用后而產生的干擾現象,有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網路上的信號耦合(干擾)到另一個電網路。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網路,在高速PCB及系統設計中,高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發射電磁波並影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。
所謂“干擾”,指設備受到干擾后性能降低以及對設備產生干擾的干擾源這二層意思。第一層意思如雷電使收音機產生雜音,摩托車在附近行駛后電視畫面出現雪花,拿起電話后聽到無線電聲音等,這些可以簡稱其為與“BC I”“TV I”“Tel I”,這些縮寫中都有相同的“I”(干擾)(BC:廣播)
那麼EMI標準和EMI檢測是EMI的哪部分呢?理所當然是第二層含義,即干擾源,也包括受到干擾之前的電磁能量。
EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直譯是“電磁敏感度”。其意是指由於電磁能量造成性能下降的容易程度。為通俗易懂,我們將電子設備比喻為人,將電磁能量比做感冒病毒,敏感度就是是否易患感冒。如果不易患感冒,說明免疫力強,也就是英語單詞Immunity,即抗電磁干擾性強。
EMC(Electro Magnetic Compatibility)直譯是“電磁兼容性”。意指設備所產生的電磁能量既不對其它設備產生干擾,也不受其他設備的電磁能量干擾的能力。
EMC這個術語有其非常廣的含義。如同盲人摸象,你摸到的與實際還有很大區別。特別是與設計意圖相反的電磁現象,都應看成是EMC問題。
電磁能量的檢測、抗電磁干擾性試驗、檢測結果的統計處理、電磁能量輻射抑制技術、雷電和地磁等自然電磁現象、電場磁場對人體的影響、電場強度的國際標準、電磁能量的傳輸途徑、相關標準及限制等均包含在EMC之內。
理論和實踐的研究表明,不管複雜系統還是簡單裝置,任何一個電磁干擾的發生必須具備三個基本條件:首先應該具有干擾源;其次有傳播干擾能量的途徑和通道;第三還必須有被干擾對象的響應。在電磁兼容性理論中把被干擾對象統稱為敏感設備(或敏感器)。
因此電磁騷擾源、騷擾傳播途徑(或傳輸通道)和敏感設備稱為電磁干擾三要素。
1、電磁干擾源分類
電磁干擾源的分類方法很多。
1.1、一般說來電磁干擾源分為兩大類:自然干擾源與人為干擾源。
自然干擾源主要來源於大氣層的天電雜訊、地球外層空間的宇宙雜訊。他們既是地球電磁環境的基本要素組成部分,同時又是對無線電通訊和空間技術造成干擾的干擾源。自然雜訊會對人造衛星和宇宙飛船的運行產生干擾,也會對彈道導彈運載火箭的發射產生干擾。
人為干擾源是有機電或其他人工裝置產生電磁能量干擾,其中一部分是專門用來發射電磁能量的裝置,如廣播、電視、通信、雷達和導航等無線電設備,稱為有意發射干擾源。另一部分是在完成自身功能的同時附帶產生電磁能量的發射,如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動機械、家用電器以及工業、醫用射頻設備等等。因此這部分又成為無意發射干擾源。
1.2、從電磁干擾屬性來分,可以分為功能型干擾源和非功能性干擾源。
功能性干擾源系指設備實現功能過程中造成對其他設備的直接干擾;非功能性干擾源是指用電裝置在實現自身功能的同時伴隨產生或附加產生的副作用,如開關閉合或切斷產生的電弧放電干擾。
1.3、從電磁干擾信號頻譜寬度,可以分為寬頻干擾源和窄帶干擾源。
他們是相對於指定感受器的帶寬大或小來加以區別的。
干擾信號的帶寬大於指定感受器帶寬的稱為寬頻干擾,反之稱為窄帶干擾源。
1.4、從干擾信號的頻率範圍來分
可以把干擾源分為工頻與音頻干擾源(50Hz及其諧波)、甚低頻干擾源(30Hz以下)、載頻干擾源(10kHz~300kHz)、射頻及視頻干擾源(300kHz)、微波干擾源(300MHz~100GHz)。
2.電磁干擾傳播途徑
電磁干擾傳播途徑一般也分為兩種:即傳導耦合方式和輻射耦合方式。
任何電磁干擾的發生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑(或傳輸通道)。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式:一種是傳導傳輸方式;另一種是輻射傳輸方式。因此從被干擾的敏感器來看,干擾耦合可分為傳導耦合和輻射耦合兩大類。
傳導傳輸必須在干擾源和敏感器之間有完整的電路連接,干擾信號沿著這個連接電路傳遞到敏感器,發生干擾現象。這個傳輸電路可包括導線,設備的導電構件、供電電源、公共阻抗、接地平板、電阻、電感、電容和互感元件等。
輻射傳輸是通過介質以電磁波的形式傳播,干擾能量按電磁場的規律向周圍空間發射。常見的輻射耦合由三種:1. 甲天線發射的電磁波被乙天線意外接受,稱為天線對天線耦合;2. 空間電磁場經導線感應而耦合,稱為場對線的耦合;3.兩根平行導線之間的高頻信號感應,稱為線對線的感應耦合。
在實際工程中,兩個設備之間發生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時存在,反覆交叉耦合,共同產生干擾,才使電磁干擾變得難以控制。
3、敏感設備
敏感設備是對干擾對象總稱,它可以是一個很小的元件或一個電路板組件,也可以是一個單獨的用電設備甚至可以是一個大型系統。