电磁兼容学习-电磁干扰三要素

1. 电磁骚扰和电磁干扰

根据GB/T4365-2003《电磁兼容电工术语》的2.1中对电磁骚扰和电磁干扰的定义分别如下:

161-01-05 电磁骚扰 electromagnetic disturbance

任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对生物或者非生物产生不良影响的电磁现象。

(注:电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。)

161-01-06 电磁干扰 electromagnetic interference;EMI

电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能下降。

(注:

1. 术语“电磁骚扰”和“电磁干扰”分别表示“起因”和“后果”。

2. 过去“电磁骚扰”和“电磁干扰”常混用)。

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从上面定义可知,电磁骚扰仅仅是电磁现象,即客观存在的一种物理现象,可能是电磁噪声,无用信号或传播媒介自身的变化,其中由机电或其他人为装置产生的电磁骚扰,称为人为骚扰,来源于自然现象的电磁骚扰称为自然骚扰,它可能引起降级或损害,但不一定形成后果,而电磁干扰则是电磁骚扰引起的后果。

电磁骚扰出现的场合通常有以下几种:高速数字信号线路,开关电路,脉冲发生电路和大功率控制电路等在极短的时间内电压电流急速变化的场合,含有电感和电路通断的场合。

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磁场,电场及电荷等电量急速变化时,同样产生电磁骚扰。

开关动作的电路中,电压与电流比值的增大或衰减时间t越短,则噪声的带宽越宽;急速变化的电压V及电流I的幅值越大,则噪声的幅度越大。

特别是在感性负载的电路中,电路从通转换成断的瞬间,容易产生断续的电磁骚扰。

2.电磁干扰三要素

 电磁骚扰源,指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象。

 耦合途径或称耦合通道,指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上,并使该设备产生响应的媒介;

 敏感设备,指对电磁骚扰产生响应的设备。

所有电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的。把他们称为电磁干扰三要素。如下图所示。

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由电磁骚扰源发出的电磁能量,经过某种耦合通道传输到敏感设备,导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。这一作用过程及其效果,称为电磁干扰效应。

3. 研究方向

要构成电磁干扰效应,三个要素缺一不可,因此电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰的三要素进行的,即对电磁骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究,人们总是想方设法的将三个之中的一个给去掉:屏蔽掉骚扰源,隔离开敏感设备或切断耦合通道。

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对于整个设备或者系统来说,骚扰源是外在的,有时无处不在,有时也很容易去掉,但大部分是不容易给去除掉的,在产品内部。骚扰源可能是数字IC,部件或电路等,由于产品功能需要,这些部件或电路是不可能去掉的,因此骚扰源的研究就包括其发生的机理、时域和频域的定量描述,以便从源端来抑制干扰的发射,通常采用滤波技术来抑制骚扰源的频谱宽度和幅值。

敏感设备包括单个设备或者分系统,或者是产品内部的IC,部件或者电路,同样为了功能需求这些也是不会去掉的。

因此,最为经济和有效的措施就是切断耦合通道。

骚扰的耦合通道有两条:1.通过空间辐射;2.通过导线传导。

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其中通过空气辐射的也叫做辐射耦合或辐射骚扰,辐射骚扰主要研究在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规律以及在近场条件下的电磁耦合。通常采用屏蔽技术来阻断骚扰的辐射。

另一个通过导线传导的也叫传导耦合或传导骚扰,传导骚扰讨论骚扰沿导线传输的影响,通常采用传导发射通过公共地线,公共电源线和互联线实现滤波效果除掉传导噪声。

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电磁兼容的研究内容还包括电磁兼容控制技术,测量技术,分析预测。

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