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电磁兼容简明教程(1)

关键词:电磁兼容 电磁干扰

时间:2022-06-15 10:25:09      来源:网络

电磁兼容是一门新兴的综合性学科。电磁兼容学科主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子设备和元器件都能正常工作,互不干扰,达到兼容状态。我公司的电磁兼容研究主要针对电气电子设备,同时也涉及到如生产中的静电放电、电磁辐射对人体的影响等方面。

电磁兼容是一门新兴的综合性学科。电磁兼容学科主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子设备和元器件都能正常工作,互不干扰,达到兼容状态。我公司的电磁兼容研究主要针对电气电子设备,同时也涉及到如生产中的静电放电、电磁辐射对人体的影响等方面。

1、电磁骚扰与电磁干扰

电磁骚扰是指任何可能引起设备性能降低或对有生命物质产生损害作用的电磁现象。

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。

电磁干扰则是指由电磁骚扰引起的设备或传输通道性能的下降。

所以骚扰和干扰的含义是不同的。从概念上讲,骚扰是一种电磁能量,干扰是骚扰产生的结果或后果。

电磁干扰产生于骚扰源;大量骚扰源的存在造成电磁环境污染,导致电磁兼容性问题尖锐化。主要表现在:

同时工作的电子设备的总数在增长,电子设备的数量每4~5年增加一倍;

发射机的功率在增加,如某些雷达的发射脉冲功率达几十甚至几百兆瓦;

许多无线电频段严重超载,以致对不同类型的电子设备不得不多次反复使用同一频段;

电子设备在运行时产生的电磁骚扰电平不断提高。如某些医疗设备运行时产生的干扰电平可达每米几百伏。

电磁骚扰只有在影响敏感设备正常工作时,才构成电磁干扰。电磁干扰指的是能引起性能降低的后果。电磁骚扰指的是能引起这种性能降低的客观现象。总结:电磁骚扰是原因,电磁干扰是结果。

电磁骚扰仅仅是电磁现象,即客观存在的一种物理现象,它可能引起降级或损害,但不一定已经形成后果。而电磁干扰则是电磁骚扰引起的后果。

电磁骚扰出现什么样的场合,又是怎么产生的。

电磁骚扰通常出现的场合如下: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,所含有电感和电容的电路通断的场合。 磁场、电场、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/电流的增大或衰减时间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。

特别是在电感性负载的电路中,电路从通转换成断的瞬间,容易产生断续的电磁干扰。

噪声波形由小逐渐变大,这对应了开关触点之间的距离由小到大的过程。

在电路中,直流电压VD在L和R串联的负载上产生电流I时,开关S从通转换成断的瞬间,在L两端产生比VD大数十倍、有时上百倍的极性相反的尖峰电压(称为电感反冲电压)。

当L两端有寄生电容C0时,会有以下现象:

当C0=100pF时,产生约 - 848V,225kHZ的振荡;
当C0可以忽略时,将到达 - 6000V;

寄生电容越大,电感两端的电压越低,振荡频率也越低。

实际电路中,即使在电感L两端连接电容器,因为电容器引线电感的影响,不会得到电容器的最正确效果,衰减振动波形的下降部分dυ/dt变大,剩下高频部分。

电容器必须是耐高压的,否则有可能被破坏。利用镇流器两端产生的高压点燃日光灯的电路。它所产生的振荡高压一旦传入其他电器设备,旧会成为骚扰。

2、电磁兼容性(EMC-Electromagnetic Compatibility)

电子设备受电磁骚扰的影响而出现故障或性能降级,就称为设备对电磁骚扰敏感。如何在设备与电磁环境之间寻求一种协调的关系和共存的条件,这就是电磁兼容性技术。

电磁兼容常用名词术语

为了描述电磁骚扰与电磁兼容性,需要引入许多名词术语,国家军用标准GJB72-85《电磁干扰和电磁兼容名词术语》一书有详细的内容,这里我们仅选其中的一部分介绍给大家。

电磁兼容性 EMC(Electromagnetic Compatibility)

设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不允许的降级;也不会使同一电磁环境中其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。

电磁兼容常用名词术语

为了描述电磁骚扰与电磁兼容性,需要引入许多名词术语,国家军用标准GJB72-85《电磁干扰和电磁兼容名词术语》一书有详细的内容,这里我们仅选其中的一部分介绍给大家。

电磁兼容性 EMC(Electromagnetic Compatibility)

设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不允许的降级;也不会使同一电磁环境中其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。

电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)

电磁骚扰导致电子设备相互影响,并引起不良后果的一种电磁现象。

辐射发射RE (Radiated Emission)

通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。

传导发射CE (Conducted Emission)

沿电源或信号线传输的电磁发射。

电磁敏感性 EMS(Electromagnetic Susceptibility)

设备暴露在电磁环境下所呈现的不希望有的响应程度。即设备对周围电磁环境敏感程度的度量。电磁敏感意味着电磁环境已经造成设备性能的降低。

辐射敏感度RS(Radiated Susceptibility)

对造成设备性能降级的辐射骚扰场的度量。

传导敏感度CS(Conducted Susceptibility)

当引起设备性能降级时,对从传导方式引入的骚扰信号电流或电压的度量。

(Electromagnetic Interference)

电磁骚扰导致电子设备相互影响,并引起不良后果的一种电磁现象。

辐射发射RE (Radiated Emission)

通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。

传导发射CE (Conducted Emission)

沿电源或信号线传输的电磁发射。

电磁敏感性 EMS(Electromagnetic Susceptibility)

设备暴露在电磁环境下所呈现的不希望有的响应程度。即设备对周围电磁环境敏感程度的度量。电磁敏感意味着电磁环境已经造成设备性能的降低。

辐射敏感度RS(Radiated Susceptibility)

对造成设备性能降级的辐射骚扰场的度量。

传导敏感度CS(Conducted Susceptibility)

当引起设备性能降级时,对从传导方式引入的骚扰信号电流或电压的度量。

3、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。

电磁兼容三要素在电磁兼容的分析中缺一不可,缺少任一要素,电磁干扰的过程都不会发生,对于我们厘清复杂系统的电磁干扰问题非常有帮助。在电源来说,通常在系统中承担干扰源的角色,我们通常会从前两个因素的角度来改善系统中电源对外部器件或系统的干扰。

上图传染病的模型非常近似:



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