第一篇：電磁兼容課學習心得

電磁兼容——屏蔽學習心得

本人通過對多篇有關電磁兼容方面的論文的仔細研讀和有關知識的了解，發現收獲頗多，于是得到些許心得體會如下：

EMC（電磁兼容）是設備的一種能力，它要求設備在其電磁環境中能正常完成它的功能，又不至于因為環境干擾而影響其正常工作。產品的 EMC 性能直接關系到產品的工作穩定性、環境適應能力。EMC 設計是通信產品設計中不可缺少的重要組成部分。EMC 設計中比較關鍵的一項就是有關設備的屏蔽設計。屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個：一是限制內部的輻射電磁能越過某一區域；二是防止外來的輻射進入某一區域，現有的屏蔽措施都是基于這兩個目的而施行。

目前，屏蔽系統已經為越來越多的用戶所認識，它在電磁兼容方面的良好性能也正在為越來越多的人所認可。屏蔽系統具有良好的電磁兼容性，可以提供安全、高速、穩定的信息傳輸通道。屏蔽系統擁有一套完整的屏蔽、接地體系，提供最完整、最全面的電纜、部件及端到端全屏蔽解決方案，以滿足當今網絡日益提升的需求。對于屏蔽系統而言，接地是至關重要的過程，只有正確有效地接地才能體現出屏蔽的優越性和價值。

一．屏蔽系統的應用

1．信息安全：提高信息傳輸的安全性保證敏感數據不外漏，是選擇屏蔽系統最重要的一個原因。隨著網絡信息化的普及，信息安全的重要性已經越來越被廣大用戶所重視，防止信息泄露就成為一個至關重要的問題。

2．高速網絡：相對于100M和1000M的網絡來說高速網絡由于編碼更復雜等原因，對外界的干擾更加敏感，通訊更容易受到外界的干擾。對屏蔽系統而言，屏蔽層屏蔽的不僅僅是外界電磁干擾，線纜之間的干擾也同樣被隔離，屏蔽布線系統對ANEXT產生的影響具有先天的技術優勢，所以屏蔽系統相對高速的網絡運行更加穩定可靠。

3．特殊的傳輸環境：特殊的安裝環境需要對外界的電磁干擾加以防護，比如建筑物附近有電臺、電視臺等強射頻源，或者在大型動力裝置附近，或者是各種的工業環境。這些環境中均有明確存在的連續或間斷工作的強電磁干擾。在布線系統實施之前，雖然這些干擾對網絡運行的影響很難定量分析，但使用屏蔽系 1 統可以更好地保障網絡通訊正常運行。

二．屏弊的設計

1．屏蔽室：能提供電平低而穩定的環境，它為測量精度的提高，測量的可靠性和重復性的改善帶來了較大的益處。但是由于被測設備在屏蔽室中產生的干擾信號通過屏蔽室的6個面產生無規則的漫反射，特別在輻射發射測量和輻射敏感測量中表現更為嚴重導致在屏蔽室里產生巨大的誤差。

2．混合波室：在一個長方體屏蔽室里放置一個旋轉的大的金屬反射體來實現一個均勻場環境。所以在涽波室內某點的電磁場是來自各個方向反射波在這一點的矢量和。另外扇葉的旋轉改變了電磁波抵達這一點的路徑長度和波的反射次數。從統計意義上講，腔體內的場將不會有明顯的諧振場結構，最終在腔體的測試區內得到統計上均勻的，認意極化的，各項通行的場環境。

3．橫電磁室：由3個部分組成：主體段、過渡段、矩形同軸連接線，橫電磁室將輸入能量轉換為均勻磁場，因而消除了由使用天線可能帶來的長得不均勻性問題。同時GTEM室地隔板與漸變的波導壁在終端都是匹配連接地，因此消除了其他設備所固有的反射和諧振現象。

三．屏蔽的應用

1．機柜（或屏蔽盒）的屏蔽：

實際中的電磁屏蔽體都不是一個全封閉的屏蔽體，亦即它在電氣上不是連續均勻的。在實際的機箱和屏蔽盒結構設計中，通常都有電源線和控制線的引入和引出，在面板部分還有操作鍵、顯示屏的開孔，后面板上還有通風孔等等，所以實際機箱在電氣上并不連續，而電氣不連續的機箱會降低其屏蔽效能。下面是對機箱設計中的一些基本做法：

（1）結構材料 ① 適用于底板和機殼的材料大多數是良導體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場，主要的屏蔽機理是反射而不是吸收； ② 對磁場的屏蔽需用鐵磁材料，如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射； ③ 在強電磁場環境中，要求材料能屏蔽電場和磁場兩種成分，因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響；④ 對于塑料殼體，是在其內壁噴涂屏蔽層，或在汽塑時摻入金屬纖維。

（2）縫隙：① 在底板和機殼的每一條縫和不連續處要盡可能好地搭接。最 2 壞的電搭接對殼體的屏蔽效能起決定性作用；② 保證接縫處金屬對金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。

（3）穿透和開口：① 要注意由于電纜穿過機殼使整體屏蔽效能降低的程度，典型的未濾波的導線穿過屏蔽體時，屏蔽效能降低 30dB以上。② 電源線進入機殼時，全部應通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外；若濾波器結構不宜穿出機殼，則應在電源線進入機殼處專為濾波器設置一隔艙。③ 信號線、控制線進入或穿出機殼時，要通過適當的濾波器。具有濾波插針的多芯連接器（插座）適用于這種場合使用。

（4）搭接：① 盡可能用同樣的金屬搭接。保證搭接的直流電阻不大于 2.5 毫歐；② 對不同金屬進行搭接要注意各種金屬在電化學序列表中的相對位置。電位差要盡可能小，并有合適的防腐蝕措施。當級別相差較遠的金屬搭接時，需在兩金屬表面間放入一個中間級別的金屬墊圈； ③ 修整搭接表面，以便得到最大的接觸面積 ；④ 搭接前清洗所有配接表面。為防止氧化，在清除了保護層之后就馬上搭接配合表面； ⑤ 對于永久性搭接應盡可能用熔焊或銅焊錫焊連接所 有的接合面。射頻搭接應優先采用永久性搭接。

2．插箱的屏蔽

當插箱的工作頻率較高容易干擾其他插箱工作時，或工作非常敏感易受到其他插箱干擾時，有必要考慮插箱的屏蔽性能，插箱的屏蔽比較復雜，一般可采用以下方式：（1）面板采用金屬面板，一般使用 U 形面板；（2）為保證面板間的良好搭接，最好使用金屬簧片；（3）面板與機框間最好用金屬簧片或導電襯墊保證搭接；（4）機框的搭接必須良好保證；（5）插箱的上下一般有通風散熱要求，可使用多孔薄板；（6）為及時泄放面板上的靜電，面板上最好有一金屬插針，此插針有靜電泄放和定位兩個作用；在機框內對應插針處必須有定位孔和接地簧片配合。

3．電纜的屏蔽：由于電磁波存在于每個角落，所以稍有疏忽，就可能導致嚴重的損失，因此，對于各物件的屏蔽得慎重規劃。在各物件中，首重電纜之屏蔽，電纜的屏蔽最常使用編織的金屬網，而影響其屏蔽效能的因素包括：屏蔽材料及厚度，屏蔽層的終結方法及所使用的接頭，線上的駐波比，電纜本身的長度及方向；此外，就實際上，電纜加屏蔽層后的柔軟度亦應重視。此外，電纜的 3 屏蔽層應加以絕緣，因為不當的接地會產生雜訊；同時，除了同軸電纜之外，屏蔽層不應視為信號之回線。另外，用于傳送高頻信號的電纜其屏蔽層應兩端接地。除了電纜得加屏蔽層之外，接頭也應一并考慮；同時，接頭的屏蔽應予以適當的接地，而其屏蔽效能應不低于電纜屏蔽。

四．屏蔽材料的發展方向(1)高分子導電涂料：

高分子導電涂料是用金屬粉末、碳粉、石墨等導電填料與高分子聚合物如環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等混合后，涂于塑料表面制成的，由于其具有易在復雜形狀表面涂敷，成本低廉等優點，現在越來越受到青睞。導電涂料的種類主要有銀系、碳系、銅系、鎳系等。銀系的化學性質穩定,導電性能好，屏蔽效果可達65dB以上。

(2)復合型屏蔽材料：

復合屏蔽材料是目前研究比較熱門的一類新型屏蔽材料，由絕緣的合成樹脂、良導電性能材料及添加劑混合加工制成。根據填充材料類型的不同，大致可分為金屬纖維復合材料和非金屬纖維復合材料兩大類。

(3)導電織物：

導電織物就是在一般紡織品表面鍍上金屬，或者將金屬纖維編入紡織品中，使之既具有金屬良好的屏蔽效能，同時又不失紡織品原有的柔韌性等特征。其品種主要有碳纖維與普通纖維混紡織物、金屬纖維無紡布、普通化纖絡合銅纖維織物等。由于方便、質輕等優點,現在導電織物正成為研究的熱點。

(4)發泡材料：

發泡材料大致包括發泡金屬和發泡塑料兩大類。發泡金屬是金屬和空氣的復合材料，根據其內部氣泡的形態可把發泡金屬分成兩種：氣泡獨立存在的獨立氣泡型和氣泡連續分布的連續氣泡型。許多金屬材料如碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、鉛、鈦、銀、鎳基超合金等都可制成發泡金屬；其中又以發泡鋁技術最為成熟、應用最為廣泛。由于其結構上多孔的特點,使得電磁波在金屬內部的吸收損耗和多次反射，損耗大大增加,因此厚度很薄就可起到很好的屏蔽效果。

五．電磁屏蔽技術中還存在以下困難有待解決：

降低屏蔽材料的厚度，同時也降低了材料的屏蔽效能，這與結構設計要求增 4 加強度和厚度相矛盾。阻抗匹配也是屏蔽吸波材料開發的難點，理想情況是一種材料的電導率和磁導率越高越好，然而對于單組分材料很難同時具備較高的介電常數和磁導率：低頻磁場屏蔽仍然是電磁屏蔽中的難點，目前常用的方法是采用多重屏蔽和遠離場源，但更有效的措施還需進一步研究。復合屏蔽材料和結構由于其設計功能上的限制，工藝成型難度較大。

六．總之屏蔽設計是 EMC 設計中相當重要的一環，屏蔽措施的好壞直接關系到整個系統的 EMC 效果。但由于電磁波無處不在，所以屏蔽也是一個多樣、復雜和充滿變化的問題，只有在在每個可能受到電磁干擾的地方都多加注意，從細微之處抓起，才能達到較好的屏蔽效果。所以作為一名當代大學生，我們應當好好學習，掌握豐富的文化知識和總結實踐經驗，為其屏蔽技術的發展做出一點貢獻。

第二篇：西電 電磁兼容課學習心得

電磁兼容大作業

（三）班級：

學號： 姓名：

電磁兼容課學習心得

通過這學期的學習，我對電磁兼容在理論方面有了更進一步的了解，對電磁兼容以及電磁屏蔽有了深刻的理解，包括它們的起源以及在電子設備的應用方面的更深學習。

人類進入信息化時代，0Hz-400GHz的電磁波在電子產品中得到了廣泛的應用。隨之而來的電磁干擾在各個波段都存在，無孔不入的傳導和輻射給電子產品以及周圍的環境造成非常嚴重的影響。尤其給人們的生活帶來了越來越多的危害。一個新的電子產品在國內外市場上不僅要有精確的測量性能，而且要符合與該產品相關的電磁兼容性能。電磁兼容是指電器及電子設備在共同的電磁環境中能執行各自功能的共存狀態，也就是要求在同一電磁環境中，各種電子設備能正常工作而又互不干擾，達到兼容狀態。

一個好的電子產品，除了產品自身的功能以外，電路設計和電磁兼容性(EMC)設計的技術水平，對產品的質量和技術性能指標起到非常關鍵的作用。本文通過舉例對開關電源的電磁兼容設計，介紹了一般電子產品中電磁干擾的解決方法。

現代的電子產品，功能越來越強大，電子線路也越來越復雜，電磁干擾(EMI)和電磁兼容性問題變成了主要問題，電路設計對設計師的技術水平要求也越來越高。先進的計算機輔助設計(CAD)在電子線路設計方面很大程度地拓寬了電路設計師的工作能力，但對于電磁兼容設計的幫助卻很有限。

電磁兼容設計實際上就是針對電子產品中產生的電磁干擾進行優化設計，使之能成為符合各國或地區電磁兼容性標準的產品。EMC的定義是：在同一電磁環境中，設備能夠不因為其它設備的干擾影響正常工作，同時也不對其它設備產生影響工作的干擾。

電磁干擾一般都分為兩種，傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網絡。因此對EMC問題的研究就是對干擾源、耦合途徑、敏感設備三者之間關系的研究。

美國聯邦通訊委員會在1990年、歐盟在1992提出了對商業數碼產品的有關規章，這些規章要求各個公司確保他們的產品符合嚴格的磁化系數和發射準則。符合這些規章的產品稱為具有電磁兼容性。

目前全球各地區基本都設置了EMC相應的市場準入認證，用以保護本地區的電磁環境和本土產品的競爭優勢。如：北美的FCC、NEBC認證、歐盟的CE認證、日本的VCCEI認證、澳洲的C-tick人證、臺灣地區的BSMI認證、中國的3C認證等都是進入這些市場的“通行證”。

無論是簡單還是復雜系統，任何一個電磁干擾的發生必須具備三個基本條件：第一要有干擾源；第二要有傳播干擾能量的途徑；第三必須有被干擾對象的響應。所以控制干擾源的電磁輻射，切斷或抑制電磁，提高敏感設備的抗干擾能力是電子設備和系統電磁兼容性設計的主要內容。具體有以下幾個方面的措施，用來實現電磁兼容性。

一 電磁兼容的實現

1.1干擾電路

電子設備中的單元電路應設計和選用本身電磁能量輻射小、抗干擾能力強的線路形式。小信號放大器應增大線性動態范圍，提高電路的過載能力，減小非線性失真；功率放大器工作在甲類狀態時，產生的諧波最少；工作在乙類時，應采用推挽形式來抑制二次諧波，丙類狀態用于射頻放大，為抑制諧波電平應采用銳調諧、高Q濾波器。

1.2器件和電路的合理布局

將容易受到干擾的敏感元器件和單元電路盡可能地與干擾源遠離；輸出與輸人端口妥善隔離；高電平電纜與脈沖引線與低電平電纜分開排布。

1.3良好的接地系統

設計低阻抗的地線，單元電路和設備的接地系統、電纜屏蔽層的接地、信號電路屏蔽體的接地等的正確設計，并采用合理的阻隔地環路干擾的措施。

1.4良好的電磁屏蔽 用屏蔽體包封干擾源，可以防止干擾電磁輻射向外傳播；用屏蔽體包封被干擾電路，可以防止干擾電磁能量進入。電磁屏蔽雖然能夠有效地切斷近場感應和遠場輻射等電磁干擾的傳播通道，但它會造成電子設備散熱困難、維修不便、成本增加，應根據最佳進行設計。

二 屏蔽的分類

電磁屏蔽是以金屬隔離大的原理來控制電磁波由一個區域向另一個感應或傳播的方法。電磁屏蔽是用來防止恒定電場和靜電場的影響，它需要完善的屏蔽體和接地。電磁屏蔽是用來防止交變電場，交變磁場還有交變電磁場之間的影響，電磁屏蔽既要有良好的接地，又要有良好的接地，而且要求屏蔽體具有良好的電連續性，導體一般不能穿過屏蔽體。

一般將電磁屏蔽分為三類：靜電屏蔽、靜磁屏蔽和高頻電磁場的屏蔽。三種屏蔽的共同點是防止外界的電磁場進入到某個需要保護的區域中去。它們都是利用屏蔽體阻止或衰減電磁干擾能量的傳輸，是抑制電磁干擾的重要手段之一，讓設備能夠和諧工作。但是由于所要屏蔽的場的特性不一樣，因而對屏蔽材料的要求也就不一樣。

2.1靜電屏蔽

它主要是防止外界的靜電場進入到某個區域.對于變化很慢的交流電的電場幾乎和靜電場一樣，只是電荷的分布周期性地變化而已。因此，防止低頻交流電的電場也可以歸結為靜電屏蔽一類。靜電屏蔽是靜電平衡的必然結果。導體的靜電平衡條件是其內部場強處處為零。在靜電平衡狀態下，一個導體空腔與其它帶電導體殼和實心導體一樣，內部沒有電場。只要達到了靜電平衡狀態，不管導體空腔本身帶電或是處于外界電場中，這一結論總是成立的。這樣, 導體空腔內的場強不受腔外電荷和電場的影響這就是靜電屏蔽。它對屏蔽導體殼的厚度和電導率并沒有要求,相對來說屏蔽體的電導率高一點是比較好的。

2.2靜磁屏蔽

它主要是屏蔽外界靜磁場和低頻電流的磁場,必須用磁性介質作外殼。外殼受到外磁場的感應然后磁化而得到的磁場,在鐵磁介質周圍弱中間強。在磁場中放一個鐵殼,鐵殼與空腔可看作并聯的磁阻.由于空氣的磁導率接近于1,而鐵殼的磁導率至少有幾千,空腔的磁阻遠遠大于鐵殼的磁阻，于是,外磁場的磁感應線絕大部分將沿屏蔽殼通過,而進入空腔內部的磁通量是很少的。鐵磁介質的磁導率越大,磁阻越小，漏到外面的磁通量就越少。于是,高磁導率的外殼就把磁通量幾乎全部集中到自己的內部。這樣,就可以達到磁屏蔽的目的。但是，從理論上講，殼內的磁場并不等于零，因此靜磁屏蔽是不完全的。殼的厚度和磁導率對屏蔽效果有明顯的影響。

2.3高頻電磁場的屏蔽

在高頻電磁場中導體上的感應電荷不是靜止的，所以導體沒有處于靜電平衡狀態，必須考慮電磁場在導體內透入的深度.電磁波射向金屬導體表面時，它的強度最后衰減到零.在進入導體表面之后，在導體中將產生一個高頻的交流電和電磁場.電磁波的穿透深度與其頻率還有導體的電導率、磁導率都有關系。從能量的角度來講，電磁波在導電介質中傳播時有能耗，所以場強在衰減。由于有衰減因子，高頻電磁波只能透入導體表面薄層內，并在導體表面這一薄層內形成渦流，這種現象稱為趨膚效應。正是由于渦流的存在使電磁波向空間反射，一部分電磁波能量透入導體內，形成導體表面薄層內的電磁波，最后通過傳導電流把這部分能量耗散為焦耳熱.利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而做成電磁屏蔽裝置。

三 屏蔽的性質

屏蔽用于切斷通過空間輻射的干擾傳輸途徑。一個實際的屏蔽體既需電場屏蔽又需磁場屏蔽和電磁屏蔽。對于電磁波部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。而在實際要達到80dB以上的屏蔽效能是十分困難的。因為屏蔽體的屏蔽效能不僅取決于構成屏蔽體的材料,而且取決于屏蔽體的結構。屏蔽體要滿足電磁屏蔽的兩個基本性質。

3.1屏蔽體的導電連續性

它是指整個屏蔽體必須是一個完整的、連續的導電體。這一點實現起來十分困難。因為一個完全封閉的屏蔽體是沒有任何實用價值的。一個實用的機箱上會有很多孔、縫造成屏蔽：通風口、顯示口、安裝各種調節桿的開口、不同部分的結合縫隙等。由于這些導致導電不連續的因素存在，如果設計人員在設計時沒有考慮如何處理，屏蔽體的屏蔽效能往往很低，甚至沒有屏蔽效能。

其中通風口的處理：孔洞的電磁泄漏與孔洞的最大尺寸有關, 因此在屏蔽機箱的通風設計上,往往采用與一個大于L相同開口面積的多個小孔構成的孔陣代替一個大孔。通風口的處理方法一般為下面四種:（l)孔陣金屬板:在金屬板上或機箱上打出通風孔陣而制成。優點是成本低,不占用安裝空間。缺點是風阻大,高頻屏效低。（2）屏蔽通風網:將屏蔽網加框制成通風板或直接將屏蔽網壓裝到通風口處。其優點是通風量大,缺點是高頻性能差,對500MHz以上的電磁波幾乎沒有屏蔽作用。

（3)波導通風窗:是利用金屬管對電磁波具有高頻容易通過,低頻衰減較大的特性,與電路中的高通濾波器十分相像。與濾波器類似,波道管的頻率特性也可以用截止頻率來描述。其優點是通風量大,屏蔽效能高,整體的剛性好,缺點是成本較高。常用的波導管有矩形、圓形、正六邊形,其中正六邊形蜂窩狀的波導管通風窗因有其獨道的優點,最為常用。

（4)防塵屏蔽通風窗:經特殊工藝制作,由發泡金屬與表面鍍鎳等高導電、高導磁材料構成。其優點是屏蔽效能高,通風量大,防法性、抗電化學腐蝕性好,缺點是成本較高。

3.2不能有直接穿過屏蔽體的導體

一個屏蔽效能再高的屏蔽機箱,一旦有導線直接穿過屏蔽機箱其屏蔽效能就會損失99.9%(6OdB)以上。但是,實際機箱總是會有電纜穿出、穿入,至少會有一條電源電纜存在,如果沒有對這些電纜進行妥善處理,這些電纜會極大的損壞屏蔽體,妥善處理這些電纜是屏蔽設計中的重要內容之一。

穿出屏蔽體電纜的兩種處理方法:第一種將導線屏蔽起來,這相當于將屏蔽體延伸到導線端部。第二種對導線進行濾波處理,濾除導線上的高頻成份。屏蔽處理:在電纜端口上安裝低通濾波器,可以有效的濾除電纜上的干擾,保持屏蔽體的完整性。

四 屏蔽原則

首先確定電磁環境,包括電磁場的類型,電磁場的強度、頻率以及屏蔽體至源的距離等。然后當需要綜合考慮低頻磁場和高頻磁場的屏蔽時,可以在屏蔽體上再鍍上一層其他材料,如銀或銅。為了有效地進行磁屏蔽,必須使用如坡莫合金之類對低磁通密度有高導磁系數的材料。然后為了獲得更好的屏蔽效能可采用雙層屏蔽或多層屏蔽。最后，多塊材料組成屏蔽體時,為了保持磁連續性可采用機械法和焊接法。在轉角處或過渡處,為了獲得較好的屏蔽效能可采用焊接的方法。保持接觸面的連續性可使磁力線沿低磁阻通道連續。

五 終結

綜上所述，在當今電子技術發展突飛猛進的時代，電磁屏蔽作為電磁兼容技術的重要組成部分越來越凸顯出它的重要性，對電磁屏蔽進行分類分析、對屏蔽材料的屏蔽效果進行探討，將有助于我們對電磁屏蔽新技術、新材料等問題的研究，使得電磁屏蔽技術能夠盡快走向成熟。屏蔽在電子設備中非常有用，它可以排除各種不必要的干擾，優化電子設備的性能，在實際的應用中應根據具體的要求設計，優化電子性能。

通過前面的學習，讓我對電磁屏蔽越感興趣，不僅了解了它的原理，性質還有在高科技的應用，也使我在生活中遇到的問題得到了解釋，我們把在外面信號很強的手機裝進一個密實的鐵盒子里，然后用另一個手機打電話，始終不在服務區，原來這就是電磁屏蔽的原因，電磁波進不了盒子里面。還有很多生活中的事例都可以很好的解釋了。

第三篇：電磁兼容測試

一、前言

自從麥克斯韋建立電磁理論、赫芝發現電磁波百余年來，電磁能得到了充分的利用。尤其在科學發達的今天，廣播、電視、通信、導航、雷達、遙測遙控及計算機等領域得到了迅速的發展，給人類創造了巨大的物質財富，特別是信息、網絡技術的爆炸性發展，使世界的對話距離和時間驟然縮短，世界的面貌煥然一新，地球村的夢想將成為現實。然而，伴隨電磁能的利用，也帶來了電磁干擾的產生。元用的電磁場，通過輻射和傳導的途徑，以場和電流(電壓)的形式，侵人工作著的敏感的電子設備，使其無法正常工作。而且，如同生態環境污染一樣，隨著科學技術的發展.電磁環境的污染也越來越嚴重。它不僅對電子產品的安全與可靠性產生危害，還會對人類及生態產生不良影響。當然，這種污染不會滯留和積累電磁能量，一旦電磁騷擾源停止工作，干擾也即消失。

電磁環境的不斷惡化，引起了世界各工業發達國家的重視，特別是二十世紀七十年代以來，進行了大量的理論研究及實驗工作。進而提出了如何使電子設備或系統在其所處的電磁環境中，能夠正常的運衍，而對在該環境中工作的其它設備或系統也不引人不能承受的電磁干擾的新課題。這就是所謂的電磁兼容。

電磁兼容學是一門新興的跨學科的綜合性應用學科。作為邊緣技術，它以電氣和元線電技術的基本理論為基礎，并涉及許多新的技術領域，如微波技術、微電子技術、計算機技術、通信和網絡技術、以及新材料等等。電磁兼容技術研究的范圍很廣，兒乎所有現代化工業領域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計算機和醫療等都必須解決電磁兼容問題。研究的熱點內容主要有：

電磁干擾源的特性及其傳輸特性；

電磁干擾的危害效應；

電磁干擾的抑制技術；

電磁頻譜的利用和管理；

電磁兼容性標準與規范；

電磁兼容性的測量與試驗技術；

電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容學又是技術與管理并重的實用工程學。開展這樣的工程，需要投入大量的人力和財力。國際標準化組織已經和正在制定EMC的有關標準和規范。我國在這方面的起步雖然較晚，但發展很快。隨著市場經濟的發展，我國要參與世界技術市場的競爭，進出口的電子產品都必須通過EMC檢驗。因此，我國政府和相關部門越來越關注EMC問題，不斷制定了有關的強制性貫徹標準。各部門和軍兵種也都開始研究并建立了不同規模的EMC實驗室和檢測中心。各種形式的技術研討和交流，促進了EMC技術的普及、推廣和應用。我國98年已立法強制對六類進口電子產品(計算機、顯示器、打印機、開關電源、電視機和音響)及通信終端產品施行EMC檢測。99年國家質量監督局發布了《EMC認證管理辦法》。我國電子技術標準化研究所EMC測試實驗室被美國聯邦通信委員會通過了FCC認可。從2000年2月16日起，出口美國的信息技術設備和發射及接收設備，由該實驗室出具的數據將被美國直接接受。目前，國內也正在審定和驗收正式的EMC認證機構和實驗室。

產品的EMC檢測是實現電磁兼容不可缺少的技術手段，強制貫徹電磁兼容標準，則是保證產品質量和提高市場競爭力的先決條件。

二、電磁兼容基本概念

關于EMC的有關概念、定義和術語，在1995年頒布的國家標準GB/T4365“電磁兼容術語”中有詳細的闡述。這里僅就幾個主要概念作一些輔助說明。

1.電磁環境(Electromagnetic Environment)

指存在于給定場所的所有電磁現象的總和。

給定場所即空間。所有電磁現象包括全部時間與全部頻譜。

2.電磁兼容性(Electmmagnetic Compatibiiity-EMC)

設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

對于EMC這一概念，作為一門學科，可譯為“電磁兼容”，而作為一個設備或系統的電磁兼容能力，可稱為“電磁兼容性”。

由定義可以看出，EMC包括兩個方面的含義，即設備或系統產生的電磁發射，不致影響其它設備或系統的功能；而本設備或系統的抗干擾能力，又足以使本設備或系統的功能不受其它干擾的影響。這就又引出了另外兩個概念——電磁干擾和電磁敏感度。

3.電磁干擾(Electromagnetic Interference-EMI)

電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降。

所謂電磁騷擾(Electmmagnetic Disturbance)是指任何可能引起裝置、設備或系統性能降低或者對有生命或元生命物質產生損害作用的電磁現象。它可能是電磁噪聲、無用信號或傳播媒介自身的變化，它可能引起設備或系統降級或損害，但不一定會形成后果。而電磁干擾則是由電磁騷擾引起的后果。電磁干擾是由干擾源、藕合通道和接收器三部分構成的。通常稱作干擾的三要素。

根據干擾傳播的途徑，電磁干擾可分為輻射干擾和傳導干擾。

輻射干擾(Radiated Interference)是通過空間并以電磁波的特性和規律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。

傳導干擾(Conducted Interference)是沿著導體傳播的干擾。所以傳導干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

4.電磁敏感度(Electmmagnetic SuseeptibilkrEMS)

在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設備或系統不能避免性能降低的能力。敏感度高，抗擾度低。其實二者是一個問題的兩個方面，即從不同角度反映裝置、設備或系統的抗干擾能力。以電平來表示，敏感度電平(剛剛開始出現性能降低時的電平)越小，說明敏感度越高，抗擾度就越低；而抗擾度電平越高，說明抗擾度也越高，敏感度就越低。

電磁敏感度也分為輻射敏感度和傳導敏感度。

三、電磁干擾的危害

人們常說的射頻干擾(Radio Frequency Interference-RFI)是指元線電廣播范圍的干擾。1934年在巴黎舉行的國際無線電干擾特別委員會(CISPR)，就是第一次開始對電磁干擾及其控制技術的世界性有組織的研究。在人類進入信息化社會的今天，電磁波作為一種資源已在OHz~400GHz寬頻范圍內，廣泛地用于信息技術產品中，如汽車、通信、計算機、家電等產品，大量地擁人社會和家庭。伴之而來的電磁干擾也就從甚低頻到微波波段，無孔不入地輻射或傳導至運行中的子設備或系統以及周圍的環境。給設備或系統以及生態帶來各種各樣的危害?，F就幾個領域的電磁騷擾現象作簡要介紹。

(一)信息技術設備的電磁干擾不容忽視

信息技術設備(Informatbn Technohgy Equipmem-ITE)是指用于以下目的的設備：

接收來自外部源的數據(如通過鍵盤、數據線輸入)；

對接收到的數據進行某些處理；

提供數據輸出。

過去，人們往往認為，計算機是以邏輯為特征的數字系統，受自身和外來電磁干擾影響不會很大。盡管在系統設計和工程實現中，也自覺或不自覺地進行著防止和消除各種干擾的工作，然而，提到掌握和運用EMC技術上來認識和研究，其意識性還欠缺。然而，隨著微電子技術的發展，計算機己朝高速度、高靈敏度、高集成和多功能方向發展，系統已是含有多種元器件和許多分系統的低壓傳輸信息的復雜設備。高速和高密，會使系統的輻射加重，低壓、高靈敏度會使系統的抗擾度降低。因此，由于電磁環境的干擾和系統內部的相互竄擾，嚴重地威脅著計算機和數字系統工作的穩定性、可靠性和安全性。如兼容機經常出現死機的現象就是典型一例。

(二)信息技術設備的電磁泄揭威脅著信息安全

計算機的鍵盤、顯示屏等都會使信息輻射泄漏出去。如果泄漏的是有用信息，一旦被敵方截獲，將會造成巨大損失。美國是最早利用電磁輻射泄漏獲取情報和重視防信息泄漏的國家。美國曾有人在紐約做過試驗，將輻射信號截獲設備“數據掃描器”裝在汽車上，從曼哈頓南端的貝特利公園，沿華爾街緩行，對沿途的海關大樓、聯邦儲備銀行、世界貿易中心、市政廳、警察總局、紐約電話局以及聯合國總部等單位正在工作的計算機進行輻射信號監測。驚奇地發現，紐約是一個巨大的信息庫。如果截獲者，對其有興趣，便可通過放大、特征提取、解密、解碼等技術或信息處理等，獲得有用的情報。據資料介紹，當今的截獲技術相當先進，可在1公里之內，獲取清晰的屏幕圖像。在通信方面，則往往是以傳導波的方式泄漏和截獲。因為，通信領域的信號傳播方式主要是電纜、光纜和無線電波。所以，網絡時代，傳導形式的泄密更加嚴重。美國曾在20世紀70年代，一個潛水員在前蘇聯領海縱深內部的鄂霍次克海120米深的海底軍事通信電纜上安裝了一個6米長的竊聽設備，它大量記錄了所有經過電纜的通信信號。由于沒有采取任何加密措施，而使大量軍事通信情報輕易地落在了美國人手中。美國在信息泄漏的制技術方面也很高明。美國國家安全局和美國國防部從二十世紀六十年代就開始研究制定和逐步完善的防電磁泄漏標準，就是用于計算機及信息設備防信息泄漏的研究被稱作Tempest技術。IBM開發的Tempest個人計算機、打印機、顯示器等產品.就有明顯的市場競爭力。在網絡時代，信息泄漏被認為是對網絡安全的最大威脅。所以，防信息泄漏已不再只是對軍事領域才有意義，而在經濟領域及各行各業都應引起足夠的重視了。

(三)機載系統的EMI現象

我們都知道，在飛機上不允許使用筆記本電腦、手機和聽CD片等。其原因就在于避免這些設備產生電磁騷擾。一旦電磁騷擾通過飛機上的電纜線藕合到機上的敏感設備，就可能形成干擾，使設備工作不穩，甚至失控。如果這些騷擾通過機艙的窗戶向外輻射，使空間的電磁環境更加復雜，而機身上有大量的傳感器和數十付天線，就會因干擾而增加飛機偏離航線或造成其它事故的可能性。本來飛機設計對電磁兼容性，尤其是抗擾性的要求就是非常高的。

現代交通工具越來越多的依賴于電子系統。對車載接收、監控和定位等電子控制系統來說，如果電磁抗擾度不夠，就很容易受空間電磁環境干擾而不能正常工作，甚至失控造成事故。如氣囊的保護失靈、定位錯誤等。鐵路道岔的信號自動控制，如果因電磁干擾造成誤控，將會給列車的行駛帶來不堪設想的災難。

(四)微波領域的電磁干擾

衛星地面站和雷達裝置都會受到諸如：特高頻波段的電視信號、核電信號等干擾。如美國正在研制的新一代大功率徽波武器，其頻率在l~100GHz范圍，可想，強的微波輻射將會給電子設備或系統以及生物帶來多么嚴重的破壞和殺傷。

移動電話正在我國蓬勃發展，可是它所產生的電磁干擾給持手機的人們帶來許多困擾和驚恐。目前，國家尚無關于移動電話的電磁輻射衛生標準，也無手機電磁輻射測試方法的標準.但據有關部門的初步檢測和分析，認為手機的電磁輻射為點頻微波輻波。手機在使用過程中，其電磁輻射以手機與基站(網)取得聯系時最大，第一聲鈴響后，輻射逐漸減小。所以，在手機接通后的最初幾秒之內，最好不要馬上將手機貼耳接聽。因為人的大腦和眼睛對輻射是比較敏感的，以免造成傷害。當然，在通話過程中，聲調的高低、聲音的大小和快慢也會使輻射有所不同。另外，手機的類型不同，天線的內置或外置，其輻射都會有些差別。

(五)EMI對醫療衛生設備或系統的危害

當今，許多醫療設備都采用了先進的電子和信息技術。這些設備的抗擾度如何，直接關系到人們的生命安危。如心臟起膊器，往往就會受到來自計算機、手機等的電磁干擾，使其功能發生變化。據說，一付由生物電控制的假肢，在高壓線下受到電磁干擾后人仰車翻。所以醫療設備的電磁兼容性設計尤為重要，醫療單位的電磁環境值得關注。

另外，雷電和靜電放電的危害，也屬電磁危害范疇，其危害的嚴重性是人們多有體會和認識的。

四、堅持電磁兼容設計，確保產品質量

EMC學科的建立和一系列電磁兼容標準的制定，為我們從理論與實踐的結合上實現產品或系統的電磁兼容提供了指導。

EMC設計的目標是通過EMC測試和認證。

EMC設計的最終目的是為了使我們的設備或系統能在預定的電磁環境中正常、穩定的工作，并對該電磁環境中的任何事物不構成電磁騷擾，即實現電磁兼容。

EMC設計涉及的內容很多。從原理上講，要研究 干擾的三要素(干擾源、干擾的藕合通道和接收器)和 抑制干擾措施等。從技術來說，主要是如何運用濾波、接地和屏蔽三大技術。

電磁兼容設計的基本原則和方法，首先是根據產品設計對EMC提出的要求和相應的指標，然后，依據電磁兼容的有關標準和規范，將設計產品的電磁兼容性指標要求分解成元器件級、電路級、模塊級和產品級的指標要求，再按照各級要實現的功能要求，逐級分層次的進行設計。

電磁兼容性設計應考慮的問題很多，但從根據上講，就是如何提高設備的抗擾度和防止電磁泄漏。通常采取的措施，一方面設備或系統本身應選用互相干擾最小的設備、電路和部件，并進行合理的布局。再就是通過接地、屏蔽及濾波技術，抑制與隔離電磁騷擾。對不同的設備或系統有不同的設計方法和措施。下面具體談點粗淺認識。

(一)元器件的選擇和電路的分析是EMC設計的基礎

以計算機為例.它是以數字電路為主，以低電平傳輸信號的設備。所用的數字集成電路既是干擾源，又是干擾的敏感器件，以存儲器為代表的MOS器件就是一個典型例子。存儲器瞬間工作時能產生很大電流，加之工作頻率可達百兆以上，因而易產生竄擾，造成誤動作或通過公共阻抗干擾其它電路。但另一方面，MOS器件本身的抗擾性又很差。數字電路傳送脈沖信號，產生的輻射頻率范圍很寬，如時鐘產生器、高速邏輯電路等都會產生高頻干擾和電磁泄漏，同時也會受通信、電視等頻段的電磁騷擾。因此，在設計時要考慮選用抗干擾器件，合理確定指標和運用接地、屏蔽等技術。

(二)電珠系統的電磁兼容性設計

無論是信息技術設備還是無線電電子、電氣產品都要有電源供電。電源有外電源和內電源，電源是典型的也是危害嚴重的電磁干擾源。如電網的沖擊，尖峰電壓可高達千伏以上，會給設備或系統帶來毀滅性的破壞。另外，電源干線是多種干擾信號侵人設備的途徑。因此，電源系統，特別是開關電源的EMC設計是部件級設計的重要環節。其措施多種多樣，諸如供電電纜直接從電網總閘引出，電網引出的交流經穩壓、低通濾波、電源變壓器繞組間的隔離、屏蔽以及浪涌抑制和過壓過流保護等。

(三)接地系統的抗干擾設計

良好的接地可以保護設備或系統的正常操作以及人身安全?？梢韵鞣N電磁干擾和雷擊等。所以接地設計是非常重要的，但也是難度較大的課題。地線的種類很多，有邏輯地、信號地、屏蔽地、保護地等。接地的方式也可分單點接地、多點接地、混合接地和懸浮地等。理想的接地面應為零電位，各接地點之間無電位差。但實際上，任何“地”或接地線都有電阻。當有電流通過時，就會產生壓降，使地線上的電位不為零，兩個接地點之間就會存在地電壓。當電路多點接地，井有信號聯系時，就將構成地環路干擾電壓。因此，接地技術十分講究，如信號接地與電源接地要分開，復雜電路采用多點接地和公共地等。

(四)印制電路板的EMC設計

元器件、電路和地線引起的騷擾都會在印制電路板上反映出來。因此，印制電路板的EMC工程設計非常關鍵。印制電路板的布線要合理，如采用多層板，電源線與地線靠近，時鐘線、信號線與地線的臣離要近等，以減少電路工作時引起內部噪聲。嚴格執行印制電路板的工藝標準和規范，模擬和數字電路分層布局，以達到板上各電路之間的相互兼容。

另外，值得注意的是在進行EMC設計時，一定不能忽略對靜電放電(ESD)的防護。ESD防護的關鍵，一是防止靜電核的產生和積累，再就是阻隔ESD效應的發生。阻止披電的方法和措施很多，這里不做贅述。

五、掌握并運用EMC測試技術

EMC設計與EMC測試是相輔相成的。EMC設計的好壞是要通過EMC測試來衡量的。只有在產品的EMC設計和研制的全過程中，進行EMC的相容性預測和評估，才能及早發現可能存在的電磁干擾，并采取必要的抑制和防護措施，從而確保系統的電磁兼容性。否則，當產品定型或系統建成后再發現不兼容的題，則需在人力、物力上花很大的代價去修改設計或采用補救的措施。然而，往往難以徹底的解決問題，而給系統的使用帶來許多麻煩。

EMC測試包括測試方法、測量儀器和試驗場所，測試方法以各類標準為依據，測量儀器以頻域為基礎，試驗場地是進行EMC測試的先決條件，也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC檢測受場地的影響很大，尤其以電磁輻射發射、輻射接收與輻射敏感度的測試對場地的要求最為嚴格。目前，國內外常用的試驗場地有：開闊場、半電波暗室、屏蔽室和橫電磁波小室等。

作為EMC測試的實驗室大體有兩種類型：一種是經過EMC權威機構審定和質量體系認證而且具有法定測試資格的綜合性設計與測試實驗室。或稱檢測中心。它包括有進行傳導干擾、傳導敏感度及靜電放電敏感度測試的屏蔽室，有進行輻射敏感度測試的消聲屏蔽室，有用來進行輻射發射測試的開闊場地和配備齊全的測試與控制儀器設備。要建立這樣一套完善的實驗室需投入幾百萬甚至數千萬元人民幣。目前，國內已有數家已建成或正在投資興建。

另一種類型就是根據本單位的實際需要和經費情況而建立的具有一定測試功能的EMC實驗室。比起大型的綜合實驗室，這類測試實驗室規模小，造價低。主要適用于預相容測試和EMC評估。也就是為了使產品在最后進行EMC認證之前，具有自測試和評估的手段。如有不足，還可充分利用社會成果，內外合作，相互比對和交流，以達節約開支，改進設計，不斷提高產品的電磁兼容性之目的。

在測試儀器方面，以頻譜分析儀為核心的自動檢測系統，可以快捷、準確地提供EMC有關參數。新型的EMC掃描儀與頻譜儀相結合，實現了電磁輻射的可視化?？蓪ο到y的單個元器件，PCB板、整機與電纜等進行全方位的三維測試，顯示真實的電磁輻射狀況。

EMC測試必須依據EMC標準和規范給出的測試方法進行，并以標準規定的極限值作為判據。對于預相容測試，盡管不可能保證產品通過所有項目的標準測試，但至少可以消除絕大部分的電磁干擾，從而提高產品的可信度。而且能夠指出你如何改進設計、抑制EMI發射。

六、結束語

EMC作為一門多學科的高新技術，以其在質量保證體系中的重要作用而逐漸被人們所認識。堅持電磁兼容性設計，提高貫徹EMC標準的意識性。消除電磁干擾，實現電磁兼容，從根本上提高產品的質量與可靠性。

第四篇：電磁兼容作業

題目：電源電磁兼容原理及抑制方法電磁兼容原理作業

姓名：趙軍

學號：S20060151

電源電磁兼容原理及抑制方法

隨著電子設備的大量應用，電源在這些設備中的地位越來越重要，而開關變換器由于體積小、重量輕、效率高等特點，在電源中占的比重越來越大。開關電源大多工作在高頻情況下，在開關器件的開關過程中，寄生元件（如寄生電容、寄生電感等）中能量的高頻變化產生了大量的電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）。

EMI信號占有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度，經過在電路、空間中的傳導和輻射，污染了周圍的電磁環境，影響了與其它電子設備的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。隨著近年來各國對電子設備的電磁干擾和電磁兼容性能要求的不斷提高，對電磁干擾以及新的抑制方法的研究已成為開關電源研究中的熱點。

本文對電磁干擾產生、傳播的機理進行了簡要的介紹，重點總結了幾種近年來提出的抑制開關電源電磁干擾產生及傳播的新方法。1 電磁干擾的產生和傳播方式

開關電源中的電磁干擾分為傳導干擾和輻射干擾兩種。通常傳導干擾比較好分析，可以將電路理論和數學知識結合起來，對電磁干擾中各種元器件的特性進行研究；但對輻射干擾而言，由于電路中存在不同干擾源的綜合作用，又涉及到電磁場理論，分析起來比較困難。下面將對這兩種干擾的機理作一簡要的介紹。1.1 傳導干擾的產生和傳播

傳導干擾可分為共模（Common Mode-CM）干擾和差模（Differential Mode-DM）干擾。由于寄生參數的存在以及開關電源中開關器件的高頻開通與關斷，使得開關電源在其輸入端（即交流電網側）產生較大的共模干擾和差模干擾。1.1.1 共模（CM）干擾

變換器工作在高頻情況時，由于dv/dt很高，激發變壓器線圈間、以及開關管與散熱片間的寄生電容，從而產生了共模干擾。如圖1所示，共模干擾電流從具有高dv/dt的開關管出發流經接地散熱片和地線，再由高頻LISN網絡（由兩個50Ω電阻等效）流回輸入線路。

圖1 典型開關變換器中共模、差模干擾的傳播路徑

根據共模干擾產生的原理，實際應用時常采用以下幾種抑制方法： 1）優化電路器件布置，盡量減少寄生、耦合電容。

2）延緩開關的開通、關斷時間。但是這與開關電源高頻化的趨勢不符。3）應用緩沖電路，減緩dv/dt的變化率。1.2.2 差模（DM）干擾

開關變換器中的電流在高頻情況下作開關變化，從而在輸入、輸出的濾波電容上產生很高的di/dt，即在濾波電容的等效電感或阻抗上感應了干擾電壓。這時就會產生差模干擾。故選用高質量的濾波電容（等效電感或阻抗很低）可以降低差模干擾。

1.2 輻射干擾的產生和傳播

輻射干擾又可分為近場干擾〔測量點與場源距離<λ/6（λ為干擾電磁波波長）〕和遠場干擾（測量點與場源距離>λ/6）。由麥克斯韋電磁場理論可知，導體中變化的電流會在其周圍空間中產生變化的磁場，而變化的磁場又產生變化的電場，兩者都遵循麥克斯韋方程式。而這一變化電流的幅值和頻率決定了產生的電磁場的大小以及其作用范圍。在輻射研究中天線是電磁輻射源，在開關電源電路中，主電路中的元器件、連線等都可認為是天線，可以應用電偶極子和磁偶極子理論來分析。分析時，二極管、開關管、電容等可看成電偶極子；電感線圈可以認為是磁偶極子，再以相關的電磁場理論進行綜合分析就可以了。

圖2是一個Boost電路的空間分布圖，把元器件看成電偶極子或磁偶極子，應用相關電磁場理論進行分析，可以得出各元器件在空間的輻射電磁干擾，將這些干擾量迭加，就可以得到整個電路在空間產生的輻射干擾。關于電偶極子、磁偶極子，可參考相關的電磁場書籍，此處不再論述。

圖2 Bosst電路在三維空間的分布

需要注意的是，不同支路的電流相位不一定相同，在磁場計算時這一點尤其重要。相位不同一是因為干擾從干擾源傳播到測量點存在時延作用（也稱遲滯效應）；再一個原因是元器件本身的特性導致相位不同。如電感中電流相位比其它元器件要滯后。遲滯效應引起的相位滯后是信號頻率作用的結果，僅在頻率很高時作用才較明顯（如GHz級或更高）；對于功率電子器件而言，頻率相對較低，故遲滯效應作用不是很大。2 幾種新的電磁干擾抑制方法

在開關電源產生的兩類干擾中，傳導干擾由于經電網傳播，會對其它電子設備產生嚴重的干擾，往往引起更嚴重的問題。常用的抑制方法有：緩沖器法，減少耦合路徑法，減少寄生元件法等。近年來，隨著對電子設備電磁干擾的限制越來越嚴格，又出現了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法與新的無源緩沖電路的設計等幾個方面。下面分別予以介紹。2.1 新的控制方法—調制頻率控制

干擾是根據開關頻率變化的，干擾的能量集中在這些離散的開關頻率點上，所以很難滿足抑制EMI的要求。通過將開關信號的能量調制分布在一個很寬的頻帶上，產生一系列的分立邊頻帶，則干擾頻譜可以展開，干擾能量被分成小份分布在這些分立頻段上，從而更容易達到EMI的標準。調制頻率（Modulated Frequency）控制就是根據這種原理實現對開關電源電磁干擾的抑制。最初人們采用隨機頻率（Randomized Frequency）控制[1]，其主要思想是，在控制電路中加入一個隨機擾動分量，使開關間隔進行不規則變化，則開關噪聲頻譜由原來離散的尖峰脈沖噪聲變成連續分布噪聲，其峰值大大下降。具體辦法 是，由脈沖發生器產生兩種不同占空比的脈沖，再與電壓誤差放大器產生的誤差 信號進行采樣選擇產生最終的控制信號。其具體的控制波形如圖3(a)所示。

(a)隨機頻率控制原理波形圖

(b)調制頻率控制原理波形圖 圖3 兩種不同的頻率調制波形

但是，隨機頻率控制在開通時基本上采用PWM控制的方法，在關斷時才采用隨機頻率，因而其調制干擾能量的效果不是很好，抑制干擾的效果不是很理想。而最新出現的調制頻率控制則很好地解決了這些問題。其原理是，將主開關頻率進行調制，在主頻帶周圍產生一系列的邊頻帶，從而將噪聲能量分布在很寬的頻帶上，降低了干擾。這種控制方法的關鍵是對頻率進行調制，使開關能量分布在邊頻帶的范圍，且幅值受調制系數β的影響（調制系數β=Δf/fm，Δf為相鄰邊頻帶間隔，fm為調制頻率），一般β越大調制效果越好[2][3]，其控制波形如圖3(b)所示。

圖4即為一個根據調制頻率原理設計的控制電路。各種控制方法可以在不影響變換器工作特性的情況下，很好地抑制開通、關斷時的干擾。

圖4 一個典型的調制頻率控制電路

2.2 新的無源緩沖電路設計

開關變換器中電磁干擾是在開關管開關時刻產生的。以整流二極管為例，在開通時，其導通電流不僅引起大量的開通損耗，還產生很大的di/dt，導致電磁干擾；而在關斷時，其兩端的電壓快速升高，有很大的dv/dt，從而產生電磁干擾。緩沖電路不僅可以抑制開通時的di/dt、限制關斷時的dv/dt，還具有電路簡單、成本較低的特點，因而得到了廣泛應用。但是傳統的緩沖電路中往往采用有源輔助開關，電路復雜不易控制，并有可能導致更高的電壓或電流應力，降低了可靠性。因此許多新的無源緩沖器應運而生，以下分別予以總結介紹。2.2.1 二極管反向恢復電流抑制電路

對于圖5(a)的Boost電路，Q1開通后，D1將關斷。但由于此前D1上的電流為工作電流，要降為零，其dv/dt將很高。D1的關斷只能靠反向恢復電流尖峰，而現有的抑制二極管反向恢復電流的方法大多只適用于特定的變換器電路，而且只對應某一種的輸入輸出模式，適用性很差。國外有人提出了圖5(b)的電路[6]，可以較好地解決這一缺陷。

圖5(b)的關鍵在于把一個輔助二極管（D2）、一個小的輔助電感（L2）與主功率電感（L1）的部分線圈串聯，然后與主二極管（D1）并聯。其工作原理是，在Q1開通時，利用輔助電感及輔助二極管構成的輔助電路進行分流，使主二極管D1上的電流降為零，并維持到Q1關斷。由于電感L2的作用，輔助二極管D2上的反向恢復電流是很小的，可以忽略。

(a)Boost電路

(b)二極管反向恢復電路

圖5 Boost電路及其二極管反向恢復電路

這種方法除了可用于一般的變換器電路，以限制主二極管的反向恢復電流，還可以用在輸入輸出整流二極管的恢復電流抑制上。圖6是這種應用的舉例。這種技術應用在一般的電源電路里，都可以獲得有效抑制反向恢復尖峰電流、降低EMI、減少損耗提高效率的效果。

(a)輸入整流電路

(b)輸出整流電路 圖6 輸入輸出整流二極管反向恢復電流抑制電路

2.2.2 無損緩沖電路

在變換器電路中，主二極管反向恢復時，會對開關管造成很大的電流、電壓應力，引起很大的功耗，極易造成器件的損壞。為了抑制這種反向恢復電流，減少損耗，而提出了一種無損緩沖電路[5]，如圖7所示。

圖7 無損緩沖電路

其主要工作原理是，主開關Q開通時的di/dt應力、關斷時的dv/dt應力分別受L1、C1所限制，利用L1、C1、C2之間相互的諧振及能量轉換，實現對主二極管D反向恢復電流的抑制，使開關損耗、EMI大大減少。不僅如此，由于開通時C1上的能量轉移到C2，關斷時C2和L1上的能量轉移到負載，這種緩沖電路的損耗很低，效率很高。2.2.3 無源補償技術

傳統的共模干擾抑制電路如圖8所示。為了使通過濾波電容Cy流入地的漏電流維持在安全范圍，Cy的值都較小，相應的扼流線圈LCM就變大，特別是由于LCM要傳輸全部的功率，其損耗、體積和重量都會變大。應用無源補償技術，則可以在不影響主電路工作的情況下，較好地抑制電路的共模干擾，并可減少LCM、節省成本。

圖8 共模干擾濾波器 由于共模干擾是由開關器件的寄生電容在高頻時的dv/dt產生的，因此，用一個額外的變壓器繞組在補償電容上產生一個180°的反向電壓，產生的補償電流再與寄生電容上的干擾電流迭加，從而消除干擾。這就是無源補償的原理。

圖9(a)為加入補償電路的隔離式半橋電路。由于半橋、全橋電路常用于大功率場合，濾波電感LCM較大，所以補償的效果會更明顯。該電路在變壓器上加了一個補償線圈Nc，匝數與原邊繞組一樣；補償電容CCOMP的大小則與寄生電容CPARA一樣。這樣一來，工作時的Nc使CCOMP產生一個與CPARA上干擾電流大小相同、方向相反的補償電流，迭加后消除了干擾電流。補償線圈不流過全部的功率，僅傳輸干擾電流，補償電路十分簡單。

同樣，對于圖9(b)中的正激式電路，利用其自身的磁復位線圈，可以更加方便地實現補償。無源補償技術還可以應用于非隔離式的變換器電路中，如圖10所示，原理是一樣的。

(b)帶補償電路的正激電路

(a)帶補償電路的隔離式半橋電路

圖9 兩種無源補償電路

(a)Boost電路

(b)Buck電路

圖10 帶補償電路的非隔離式Boost、Buck電路

需要注意的是，無源補償技術有一定的應用條件，它受開關電流、電壓的上升、下降時間，以及變壓器結構等因素的影響，特別當變壓器的線間耦合電容遠大于寄生電容時，干擾電流不經補償線圈而直接進入大地，此時抑制效果就不很理想。3 結語

產生噪聲的來源很多，如外來干擾、機械振動、電路設計不當、元器件選擇不當以及結構布局或布線不合理等。在開關變換器中，功率三極管和二極管在開－關過程中所產生的射頻能量是干擾的主要來源之一。由于頻率較高，或以電磁能的形式直接向空間輻射（輻射干擾），或以干擾電流的形式沿著輸入、輸出導線傳送（傳導干擾），其中后者的危害更為嚴重。

開關電源技術是一項綜合性技術，可以利用先進的半導體電路設計技術、磁性材料、電感元件技術以及開關器件技術等來有效地減少和抑制EMI。目前，開關電源已日益廣泛地應用到各種控制設備、通信設備以及家用電器中，其電磁干擾問題、及與其它電子設備的電磁兼容問題已日益成為人們關注的熱點，未來電磁干擾及其相關問題必將得到更多的研究。

第五篇：電磁兼容作業

電磁兼容學習報告

姓名：時新淦 學號 ： 201230210800 專業：電工理論及技術

1.前言

這學期開設了電磁場理論這門課程，這門課程是一個基礎，當上完這么課后感覺學得還不夠，因此當老師在上第一堂電磁兼容課時，心情是非常喜悅的，一方面是電磁理論知識的又一次溫習和深化，而且電磁兼容是具體的電磁場理論知識的一個實際運用。課程結束之前，最后一堂課給我留下了深刻的印象，一方面是電磁兼容重要性，另一方面是對自己以后學習的一個啟迪。

下面就從電磁兼容的概述，電磁兼容與課題聯系兩方面展開討論。

2.電磁兼容概述

在課程的最后一節課中，老師給我們詳細的介紹了電磁兼容。一個系統應該滿足三個EMC原則：

（一）不對其他系統產生干擾；

（二）對其他系統的輻射不敏感；

（三）不對自身產生干擾。老師還給我們舉了一些例子如：美國的航母曾因電磁兼容問題引發爆炸，手機輻射影響音響設備等，讓我們更好地理解了電磁干擾的危害性和電磁兼容技術的重要性。

后面查了一些相關的資料更加了解電磁兼容，如一些基本術語，電磁干擾三要素（電磁干擾源、干擾傳播途徑和敏感設備），電磁兼容的組織認證等等（如老師上課講的中國的強制性認證“CCC”，還有如美國的強制性“FCC”等等）。

下面將就電磁兼容作下整體的概述。2.1.電磁騷擾

電磁干擾是指電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統性能的下降。這里，電磁騷擾是指任何可能引起裝置、設備或系統性能降低，或者隊友生命或無生命物質產生損害作用的電磁現象；而電磁干擾是指由電磁騷擾產生的具有危害性的電磁能量或者引起的后果。

依據騷擾的來源分類，電磁騷擾源分為兩大類：自然騷擾源和人為騷擾源。其中，人為騷擾源包括功能性騷擾源和非功能性騷擾源。功能性騷擾源指設備、系統在實現自身功能的過程中所產生的有用電磁能量對其他設備、系統造成干擾的用電裝置。非功能性騷擾源指設備、系統在實現自身功能的過程中所產生的無用電磁能量對其他設備、系統造成干擾的用電裝置。描述電磁騷擾源產生的干擾效應，通常電磁騷擾的性質可以由以下參數描述：1.頻譜寬度 2.幅度或電平3.波形 4.出現率 5.輻射騷擾的極化特性 6.輻射騷擾的方向特性 7.天線有效面積。

關于電磁騷擾的耦合與傳輸理論是電磁兼容理論的另一個重要知識，一般而言，從各種電磁騷擾源傳輸電磁騷擾至敏感設備的通路或媒介，即耦合途徑，有兩種方式：一種是傳導耦合方式；另一種是輻射耦合方式。其中輻射耦合可以劃分為三種：1.天線與天線的耦合 2.場與線的耦合 3.線與線的感應耦合。傳導耦合按其耦合方式可以劃分為電路性耦合、電容性耦合、電感性耦合三種基本方式。2.2.電磁屏蔽

屏蔽理論及其應用這一部分是這門課程的另一個一個重點。

屏蔽就是由導電或導磁材料制成的金屬屏蔽體將電磁騷擾源限制在一定 的范圍內，使騷擾源從屏蔽體的一面耦合或輻射到另一面時受到抑制或衰減。電磁屏蔽按其屏蔽原理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。電場屏蔽包含靜電屏蔽和交變電場屏蔽，磁場屏蔽包含靜磁屏蔽（恒定磁場屏蔽）和交變磁場屏蔽。

靜電屏蔽必須具有講個基本要點：完整的屏蔽導體和良好的接地。交變電場屏蔽的基本原理是采用接地良好的金屬屏蔽體將騷擾源產生的交變電場限制在一定的空間內，從而阻斷了騷擾源至接收器的傳輸途徑。

低頻磁場的屏蔽原理是利用鐵磁材料的高磁導率對騷擾磁場進行分路。高頻磁場的屏蔽采用的是低電阻率的良導體材料。其屏蔽原理是利用電磁感應現象在導體表面所產生的渦流的反磁場來達到屏蔽目的。金屬屏蔽體對電磁波的屏蔽效果包括反射損耗、吸收損耗和多次反射損耗。如何描述屏蔽體的屏蔽效果及如何定量分析和表示屏蔽效果，這里我們主要是引入了屏蔽效能的概念。屏蔽效能是指不存在屏蔽體時某處的電場強度E0與存在屏蔽體時同一處的電場強度Es之比，常用分貝（dB）表示?？偠灾姶偶嫒輪栴}是一個不可回避的問題，好的電磁兼容工作可以使得系統性能有著完全不一樣的效果。2.3.接地技術

接地技術是任何電子、電氣設備或系統正常工作時必須采用的重要技術，它不僅是保護設施和人身安全的必要手段，也是抑制電磁干擾、保障設備或系統電磁兼容性、提高設備或系統可靠性的重要技術措施。接地的分類，按作用可分為安全接地和信號接地，其中安全接地又有設備安全接地、接零保護接地和防雷接地，信號接地又分為單點接地、多點接地、混合接地和懸浮接地。還有一個是搭接技術，搭接是指兩個金屬物體之間通過機械、化學或物理方法實現結構連接，以建立一條穩定的低阻抗電氣通路的工藝過程。搭接的目的在于為電流的流動提供一個均勻的結構面和低阻抗通路，以避免在相互連接的兩金屬件間形成電位差，因為這種電位差對所有頻率都可能引起電磁干擾。搭接方法可分為永久性搭接和半永久性搭接。搭接類型為兩種基本類型：直接搭接和間接搭接。

3.電磁兼容與課題的聯系

在實際的課題研究中電磁兼容的問題是不可忽略的，在本人所研究的基于FPGA的探傷系統研究中，傳感器如何降低外界干擾源的問題是一個關鍵，這涉及到所采集數據的有效性和準確性。通常情況下在傳感器的外層都有一層屏蔽層，如圖一所示，圖一（1）沒有屏蔽層，圖一（2）有屏蔽層。

圖一（1）圖一（2）屏蔽層的主要作用是將磁場約束在傳感器內部，從而減小外部電磁場的干擾，同時它也可以使得各線圈之間的電位接近，從而減小線圈之間的容性耦合。屏蔽層的的引入使得激勵和接收線圈的磁場發生變化，從而改變了傳感器的靈敏度場。因此，屏蔽層的設計參數（厚度，電導率和線圈之間的距離）對于傳 感器的特性有很大的影響[1]。

實際中傳感器光有屏蔽裝置還不夠，例如當用金屬導體靠近傳感器或者外界有較強的噪聲干擾時都會干擾到傳感器的測量結果，這也說明了當傳感器的靈敏度非常高的時候除了在硬件方面提高抗干擾性，還需要在傳感器的激勵方式，軟件方面還需要下些功夫。

由于選取的被測對象一般是高電導率的金屬，因此具有很強的渦流效應，一般低中頻的激勵信號（<1MHz）就足夠了,然而在檢測低電導率物體時，需要施加高頻率的激勵信號，高頻信號很容易受來至接收線圈小的感應信號的噪聲的干擾，與此同時，由于驅動電路和激勵線圈的連接只有幾米遠，因此激勵信號會衰減。為了更好的解決這個問題，設計了前端電路并且將其放置在每個線圈前面[2][3]。圖二是前端電路的示意圖。

圖二

如圖所示：電路有兩個通道，一個通道作為能量和激勵信號的放大，另一個作為接收線圈中所產生的小的感應信號的放大。當FPGA選擇相應的線圈作為接收線圈時，帶有門控功能的合理集成電路使得該線圈的激勵信號能夠很好的關斷。反之當線圈作為激勵時可以在合適的時間施加激勵信號。

由于感應信號非常的小，所以信號必須經過放大達到一個可以檢測的水平，因此前段電路必須離線圈的距離要足夠的近，在一些信號衰減的非常嚴重的運用中，在信號的放大模塊中我們選擇了高增益（大于50倍）的運放。

此外，為了更好的保護FPGA芯片，需要將FPGA的主板放在絕緣帶上，在人體每次接觸主板之前需要接觸一些金屬物，將人體的靜電給放掉達到保護芯片的作用。

通常在各種實驗中談及到的濾波技術是一個重要的課題，EMI濾波的工作原理和普通濾波器一樣，它允許有用信號的頻率分量通過，同時又阻止其他干擾分量的通過

在課題中在電路中由FPGA內部的DDS產生的激勵信號源經過AD9754的數模轉換后，輸出信號中耦合系統時鐘干擾與大量的諧波分量。在系統中采用低通濾波器能較好的去除輸出信號中的雜波影響，平滑輸出信號。

我們采用的是二階Butterworth有源濾波器如圖二:

圖三

它由兩節RC濾波電路和同相比例放大電路組成，在集成運放輸出到集成運放同相輸入之間引入一個負反饋，在不同的頻段，反饋的極性不相同，當信號頻率f＞＞f0時（f0 為截止頻率），電路的每級RC 電路的相移趨于-90o，兩級RC 電路的移相到-180o，電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反，故此時通過電容c 引到集成運放同相端的反饋是負反饋，反饋信號將起著削弱輸入信號的作用，使電壓放大倍數減小，所以該反饋將使二階有源低通濾波器的幅頻特性高頻端迅速衰減，只允許低頻端信號通過。

除了硬件上的濾波，我們在軟件上也實現數字濾波。系統設計采用的是具有一定數據處理位寬的數字信號處理器FPGA，故在完成濾波器的設計之后，還要對濾波器的系數進行量化，并將量化的系數文件導入設計的濾波器模塊中，濾波模塊和濾波效果圖四所示。

圖四

（一）濾波器模塊

圖四

（二）simulink仿真濾波效果圖 濾波技術是抑制電氣、電子設備傳導電磁干擾，提高電氣、電子設備傳導抗擾度水平的主要手段，也是保證設備整體或局部屏蔽效能的重要輔助措施。描述濾波器特性的技術指標包括插入損耗、頻率特性、阻抗特性、額定電壓、U1表示信號源額定電流等。其中插入損耗Il?20log(U1*U2)，（或者干擾源）與負載阻抗（或者干擾對象）之間沒有接入濾波器時，信號源在負載阻抗上產生的電壓；U2表示信號源與負載阻抗之間接入濾波器時，信號源通過濾波器在同一負載阻抗上產生的電壓。反射式濾波器的工作原理是把不需要的頻率成分的能量反射回信號源或者騷擾源，而讓需要的頻率成分的能量通過濾波器施加于負載，以達到選擇和抑制信號的目的。吸收式濾波器將信號中不需要的頻率分量的能量消耗在濾波器中（或稱被濾波器吸收），而允許需要的頻率分量通過，以達到抑制干擾的目的。

4.小結

雖然這個學期的電磁兼容課程學習時間有限，但我收獲頗豐。一是國外的一些經典的英文教材是非常好參考書，在學習的過程中發現國外的英文教材淺顯易懂但卻不乏深度。

二是就電磁干擾本身而言，電磁干擾往往會給你意想不到的結果，正如老師說的一個系統當你無意間多根接線就可能是整個系統無法工作，這也說明了電磁兼容這門課的重要性。很顯然當我們做實驗時，有些時候達不到預期的結果我們排除一些因素的后應該要往這方面思考，如果在大型的工程中沒有考慮電磁兼容問題，往往會造成不可挽回的損失。

三是作為電磁兼容的基礎知識電磁場理論的掌握是一個逐步的過程，在以前的學習中很少用所學的知識去解釋和解決一些實際遇到的問題，借此機會給自己提個醒，希望以后騰出時間去更深的了解電磁方面的知識。

參考文獻：

[1]尹武良.低頻電磁傳感檢測技術[M].北京:科學出版社:2010:17－154.[2] W.L.Yin，A.J.Peyton.A Planar EMT System for the Detection of Faults on Thin Metallic Plates.Measurement Science and Technology,2006,17(8),2130-2135.[3] Yin W, Peyton A J.Thickness measurement of non-magnetic plates using multi-frequency eddy current sensors[J].NTD&E International, 2007, 40: 43-48.