| 電磁兼容技術(shù)是解決電磁干擾相關(guān)問題的一門技術(shù)。電磁兼容設(shè)計的目的是解決電路之間的相互干擾,防止電子設(shè)備產(chǎn)生過強的電磁發(fā)射,防止電子設(shè)備對外界干擾過度敏感。近年來,電磁兼容設(shè)計技術(shù)的重要性日益增加,這有兩個方面的原因：第一,電子設(shè)備日益復(fù)雜,特別是模擬電路和數(shù)字電路混合的情況越來越多、電路的工作頻率越來越高,這導(dǎo)致了電路之間的干擾更加嚴重,設(shè)計人員如果不了解有關(guān)的設(shè)計技術(shù),會導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期過長,甚至開發(fā)失敗。第二,為了保證電子設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作,減小電磁污染,越來越多的國家開始強制執(zhí)行電磁兼容標準,特別是在美國和歐洲國家,電磁兼容指標已經(jīng)成為法制性的指標,是電子產(chǎn)品廠商必須通過的指標之一,設(shè)計人員如果在設(shè)計中不考慮有關(guān)的問題,產(chǎn)品最終將不能通過電磁兼容試驗,無法走上市場。
因此近年來,電磁兼容教育也在迅速發(fā)展,一方面,各種有關(guān)電磁兼容設(shè)計的書籍層出不窮,各種電子設(shè)計的期刊上也不斷刊登有關(guān)的文章,另一方面,電磁兼容培訓(xùn)越來越受到歡迎。20世紀90年代末,美國參加電磁兼容培訓(xùn)的費用平均為每人每天330美元,目前,已經(jīng)達到450美元左右,并且企業(yè)如果需要專場培訓(xùn),往往需要與提供培訓(xùn)的公司提前半年簽訂合同,由此可以看到電子設(shè)計人員對電磁兼容技術(shù)的需求日益增加。
我國電磁兼容技術(shù)起步很晚,無論是理論、技術(shù)水平,還是配套產(chǎn)品（屏蔽材料、干擾濾波器等）制造,都與發(fā)達國家相差甚遠。而與此形成強烈反差的是,在我們加入WTO以后,我們面對的是公平的國際競爭,各國之間唯一的貿(mào)易壁壘就是技術(shù)壁壘。而電磁兼容指標往往又是眾多技術(shù)壁壘中最難突破的一道。因此,怎樣使設(shè)計人員在較短的時間內(nèi),掌握電磁兼容設(shè)計技術(shù),能夠充滿信心地面對挑戰(zhàn)是我們努力實現(xiàn)的目標。
本欄目試圖向設(shè)計人員介紹有關(guān)電磁兼容的實用技術(shù),減少設(shè)計人員在產(chǎn)品的設(shè)計和調(diào)試中的盲目性,使產(chǎn)品達到良好的電磁兼容性。由于電磁兼容技術(shù)涉及的范圍很寬,限于篇幅和期刊雜志的特點,本欄目并不系統(tǒng)地介紹電磁兼容技術(shù),重點放在告訴讀者應(yīng)該怎樣做,而不詳細分析為什么要這樣做。掌握電磁兼容設(shè)計技術(shù)的最好方法是參加資深培訓(xùn)師的培訓(xùn)課程。
對于產(chǎn)品開發(fā)人員而言,需要掌握的電磁兼容內(nèi)容有兩個方面,一個是關(guān)于標準內(nèi)容的,另一個是關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的。對于標準的了解,只要達到能夠搞清楚標準的技術(shù)要求,從標準的要求中提煉出對設(shè)計的要求就可以了。而對設(shè)計技術(shù)則要盡量熟悉,如果能夠?qū)镜募夹g(shù)融會貫通,則會在產(chǎn)品的開發(fā)中體會到更多成功的樂趣。
1 什么是電磁兼容標準
為了規(guī)范電子產(chǎn)品的電磁兼容性,所有的發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家都制定了電磁兼容標準。電磁兼容標準是使產(chǎn)品在實際電磁環(huán)境中能夠正常工作的基本要求。之所以稱為基本要求,也就是說,產(chǎn)品即使?jié)M足了電磁兼容標準,在實際使用中也可能會發(fā)生干擾問題。大部分國家的標準都是基于國際電工委員會（IEC）所制定的標準。
IEC有兩個平行的組織負責制定EMC標準,分別是CISPR（國際無線電干擾特別委員會）和TC77（第77技術(shù)委員會）。CISPR制定的標準編號為：CISPR Pub. XX ,TC77制定的標準編號為IEC XXXXX 。
關(guān)于CISPR：1934年成立。目前有七個分會：A分會（無線電干擾測量方法與統(tǒng)計方法）、B分會（工、科、醫(yī)射頻設(shè)備的無線電干擾）、C分會（電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無線電干擾）、D分會（機動車和內(nèi)燃機的無線電干擾）、E分會（無線接收設(shè)備干擾特性）、F分會（家電、電動工具、照明設(shè)備及類似電器的無線電干擾）、G分會（信息設(shè)備的無線電干擾）。
關(guān)于TC77：1981年成立。目前有3個分會：SC77A（低頻現(xiàn)象）、 SC77B（高頻現(xiàn)象）、 SC77C（對高空核電磁脈沖的抗擾性）。
我國的民用產(chǎn)品電磁兼容標準是基于CISPR和IEC標準,目前已發(fā)布57個,編號為GBXXXX - XX,例如GB 9254-98。
歐盟使用的EN標準也是基于CISPR和IEC標準,其對應(yīng)關(guān)系如下：
EN55××× = CISPR標準, （例： EN55011 = CISPR Pub.11）
EN6×××× = IEC標準, （例： EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11）
EN50××× = 自定標準, （例： EN50801）
我國軍用產(chǎn)品采用的標準GJB是基于美國軍標,例如GJB151A = MIL-STD -461D。
電磁兼容標準分為基礎(chǔ)標準、通用標準、產(chǎn)品類標準和專用產(chǎn)品標準。
基礎(chǔ)標準：描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測試方法、設(shè)備,定義了等級和性能判據(jù)�；A(chǔ)標準不涉及具體產(chǎn)品。
產(chǎn)品類標準：針對某種產(chǎn)品系列的EMC測試標準。往往引用基礎(chǔ)標準,但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細的規(guī)定。
通用標準：按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的,當產(chǎn)品沒有特定的產(chǎn)品類標準可以遵循時,使用通用標準來進行EMC測試。對使設(shè)備的功能完全正常,也要滿足這些標準的要求。
2 電磁兼容標準的內(nèi)容
盡管電磁兼容標準文件繁多,內(nèi)容復(fù)雜,但從對設(shè)備的要求方面看,無非是從以下幾個方面進行劃分。
兩方面的要求：電磁兼容標準對設(shè)備的要求有兩個方面,一個是設(shè)備工作時不會對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響,另一個是不能對外界的電磁干擾過度敏感。前一個方面的要求稱為干擾發(fā)射（EMI）要求,后一個方面的要求稱為敏感度(EMS)或抗擾度要求。
從能量傳播的途徑劃分：圍繞這兩個方面的要求,從電磁能量傳出設(shè)備和傳入設(shè)備的途徑來進一步劃分,又有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩個方面,傳導(dǎo)干擾是指干擾能量沿著電纜以電流的形式傳播,輻射干擾是指干擾能量以電磁波的形式傳播。因此,對設(shè)備的電磁兼容要求可以分為：傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射、傳導(dǎo)敏感度（抗擾度）、輻射敏感度（抗擾度）。
按照干擾特性劃分：干擾信號的波形有不同的種類,電磁場也有不同的種類,干擾注入的方式也有不同的種類,按照這些不同進一步劃分就得到了全部的要求項目。
靜電放電試驗是一類特殊的試驗,它對設(shè)備的干擾途徑可以是傳導(dǎo)性的,也可以是輻射性的,取決于靜電放電發(fā)生的部位和試驗的方法。
3 電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容
要使產(chǎn)品具有良好的電磁兼容性,需要專門考慮與電磁兼容相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容。電磁兼容設(shè)計一般包含以下幾個方面的內(nèi)容。
* 地線設(shè)計：許多電磁干擾問題是由地線產(chǎn)生的,因為地線電位是整個電路工作的基準電位,如果地線設(shè)計不當,地線電位就不穩(wěn),就會導(dǎo)致電路故障。地線設(shè)計的目的是要保證地線電位盡量穩(wěn)定,從而消除干擾現(xiàn)象。
* 線路板設(shè)計：無論設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾發(fā)射還是受到外界干擾的影響,或者電路之間產(chǎn)生相互干擾,線路板都是問題的核心,因此設(shè)計好線路板對于保證設(shè)備的電磁兼容性具有重要的意義。線路板設(shè)計的目的就是減小線路板上的電路產(chǎn)生的電磁輻射和對外界干擾的敏感性,減小線路板上電路之間的相互影響。
* 濾波設(shè)計：對于任何設(shè)備而言,濾波都是解決電磁干擾的關(guān)鍵技術(shù)之一。因為設(shè)備中的導(dǎo)線是效率很高的接收和輻射天線,因此,設(shè)備產(chǎn)生的大部分輻射發(fā)射都是通過各種導(dǎo)線實現(xiàn)的,而外界干擾往往也是首先被導(dǎo)線接收到,然后串入設(shè)備的。濾波的目的就是消除導(dǎo)線上的這些干擾信號,防止電路中的干擾信號傳到導(dǎo)線上,借助導(dǎo)線輻射,也防止導(dǎo)線接收到的干擾信號傳入電路。
* 屏蔽與搭接設(shè)計：對于大部分設(shè)備而言,屏蔽都是必要的。特別是隨著電路工作的頻率日益提高,單純依靠線路板設(shè)計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。機箱的屏蔽設(shè)計與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有許多不同之處,一般如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計時沒有考慮電磁屏蔽的要求,很難將屏蔽效果加到機箱上。所以,對于現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計,必須從開始就考慮屏蔽的問題。
從下一期開始,本欄目將對這些設(shè)計技術(shù)逐一展開討論。
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