EMC设计基本要素主要包含哪些

在我们的日常生活中，电磁现象随处可见：利用电磁能量转化为热能来实现加热食品的微波炉，利用电磁场和电磁波传递信息的手机，还有通过汇聚宇宙中的电磁波，进行天文观测活动的“中国天眼FAST”，这些都与电磁有着密切的关系。

伴随着电磁出现的还有电磁干扰，它分为自然电磁干扰和人为电磁干扰。

自然电磁干扰是自然界所固有的，与人的活动无关的电磁干扰现象，比如天空打雷放电等现象。此外，太阳系也常常发生强烈的电磁现象，太阳以及太阳系的行星都会发出辐射和电磁干扰，引发复杂的电磁环境。例如，太阳黑子爆发可能会造成电力系统全面停电，使地球上的无线电通信中断。

人为电磁干扰主要存在于工业、交通和商业环境中。电子设备在工作时，设备中的电路会有交变的电流流动，该电流会通过辐射或传导的方式，向空间和周围设备辐射或传导电磁能量，从而有一定概率对其他的设备产生电磁干扰，影响设备正常工作。

能够想象得出，如果电磁干扰过度，不仅会对人们生产生活带来巨大影响，还会对国防安全造成威胁。为了有效避免电磁干扰，电磁兼容应运而生。

什么是电磁兼容

EMC(Electro Magnetic Compatibility)——电磁兼容，是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力。任何产生电磁兼容问题都必须具备以下三个条件：骚扰源（干扰源）、耦合途径和敏感设备，该三要素缺少任何一个都构不成电磁兼容问题。骚扰源即产生骚扰的电子、电气设备或系统，说明骚扰从哪里来；耦合途径是将骚扰源产生的骚扰传输到敏感设备的途径，说明骚扰如何传输；敏感设备是受到骚扰影响的电子、电气设备或系统，说明了骚扰到何处去。

一般电子产品设计时不考虑EMC问题，就会导致EMC测试失败，以致不能通过相关法规的认证，而不能出厂销售。目前，衡量一个产品的EMC的性能主要从以下两个方面来考虑：

（1）EMI(Electro Magnetic Interference)——电磁干扰性能。 即处在一定环境中的设备或系统正常运行时，不应产生超过相应标准所要求的电磁能量干扰。这样的电磁干扰有：从电源线传导出来的电磁骚扰；从信号线、控制线传导出来的骚扰；从产品壳体（包括产品中的所有电缆）辐射出来的骚扰；从电源端口传导出来的谐波电流；电源端口产生的电压波动和闪烁。

（2）EMS（Electro Magnetic Susceptibility）—电磁抗扰度性能。 即处在一定环境中的设备或系统正常运行时，设备或系统能承受各种类型的电磁能量干扰。这种电磁能量干扰主要有：静电放电（ESD）；电源端口的电快速瞬变脉冲群；信号线、控制线端口的电快速瞬变脉冲群;电源端口的浪涌和雷击；信号线、控制线端口的浪涌和雷击；从空间传递给产品壳体的电磁辐射；电源端口传入的传导干扰；电源端口的电压跌落与中断。

因此，相应的EMC测试就包括EMI电磁干扰测试和EMS电磁抗扰度测试。

EMI主要测试项目：

1、传导骚扰（CE）测试（电源线、信号、控制线）；

2、辐射骚扰（RE）测试；

3、谐波（Harmonic）测量；

4、电压波动和闪烁（Fluctuation and Flicker）测量。

EMI测试场地有半电波暗室、全电波暗室、开阔场等。

EMS主要测试项目：

1、静电放电抗扰度（ESD）；

2、电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT）；

3、浪涌（SURGE）；

4、辐射抗扰度（RS）；

5、传导抗扰度（CS）。

同时，为了能够让测试工作更加高效便捷，产品质量和服务水平能够有效提升，各类产品的电磁兼容性(EMC)国际标准均在逐步完善。具有代表性的电磁兼容性(EMC)国际标准如下：

武汉中关村硬创空间科技有限公司电磁兼容实验室现行相关标准

这些国际标准还会定期进行修订。这是因为当发生由电磁兼容性（EMC）问题导致的严重事件时，与其他法律法规一样，为了防止此类事件再次发生，就需要由国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）等相应的组织进行讨论并修改频率范围和测量极限值，修订和发布相应的国际标准。

EMC设计基本要素

EMC设计基本要素主要包含三点：

1、接地

接地对电子设备的正常工作非常关键。接地的目的有三个：（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地工作；

（2）防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果；

（3）保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其他原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。

2、屏蔽

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元器件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。

3、其他抑制干扰方法

（1）滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。

滤波器可以显著地减小传导干扰的电平，因为干扰频谱成份不等于有用信号的频率，滤波器对于这些与有用信号频率不同的成分有良好的抑制能力，从而起到其他干扰抑制难以起到的作用。

（2）正确选用无源元件

使用的无源元件可能并不“理想”。使用的元件本身可能就是一个干扰源，因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

（3）电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求，可以结合屏蔽，采取平衡措施等电路技术。

我国发展

在全世界范围内，电磁兼容性问题已经形成一门新的学科，也是一门以电磁场理论为基础，包括信息、电工、电子、通信、材料、结构等学科的边缘科学，同时也是一门实践性比较强的学科，需要产品工程师具有丰富的实践知识。