一文解析电磁干扰EMC相关知识

花了8个小时整理，整理完发现对EMC的理解更进一步了。

EMC 定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。

电磁干扰EMC，主要包含两个项目：

EMI (Electromagnetic  Interference)：电 磁 干 扰， 主 要 包 括 辐 射

发 射、 传 导 发 射。EMS (Electromagnetic Susceptibility)：电磁抗扰度，主要包括辐射抗扰、传导抗扰。

EMC三要素如图 ，缺少任何一个都构不成 EMC问题。

般医疗电子产品中常见的干扰源有晶振电路、高速数字芯片、开关电源的开关管等。

一、干扰源的处理是解决ＥＭＩ问题的根本，它能够从源头解决产品的电磁发射超标问题。但有时例如高速数字忘片引脚上产生的脉冲信号虽然可通过滤波处理来降低脉冲上升沿，从而能从一定程度上降低产品的福射发射，但是输出脉冲是有用信号并不能绝对消除。鉴于此还可Ｗ通过降低产品中寄生天线的辖射效率，如高频信号线的走线要尽可能短并且环路面积尽量小来降低共模和差模辐射。

二、帮合路径主要是指从空间中对外福射的电磁能量或者是导线中传输的骚扰电压或电流。控制縄合路径可Ｗ通过电磁屏蔽技术或设计滤波电路等来防止发生賴合。

三、收器是指容易被干扰产品。如果产品在正常工作时容易受到外界电磁骚扰的影响，至于无法正常工作，则产品在进行ＥＭＳ各项测试时常常无法顺利通过。因此，只有为其设计合理的抗干扰电路才能增强其抗干扰能力。

标准测试项目中的ＥＭＳ测试主要有静电放电、电快速瞬变脉冲群、电压跌落、暂降与短时中断、雷击浪涌、王频磁场抗扰度Ｗ及射频电磁场抗扰度和射频电磁场引起的传导抗扰度，而ＥＭＩ测试有ＣＥ、ＲＥ、谐波电流和电压波动闪烁。

医疗电子产品规定了11个EMC测试项目，同时对产品的抗干扰能力和电磁发射都做了明确且严格的要求。

在这１１项测试中与电源系统关系密切测试项目主要有ＥＦＴ，雷击浪涌，电压跌落、暂降与短时中断，ＣＳ，谐波电流，电压波动与闪烁，ＣＥＷ及容易被人们所忽略的ＲＥ问题。在对多款产品的测试和整改后总结得出，在这１１项测试项目中常容易出现问题的项目有ＥＦＴ、静电放电、雷击浪涌、ＣＥ(CE：传导干扰CE（conductionemission）（150kHz～108MHz)和ＲＥ(辐射发射(RE)（100k～2.7G)RadiatedEmission)等。其中整改难度最大的当属ＲＥ超标问题。以下仅供参考：

ＹＹ０５０５－２０１２标准补充说明：

（１）一般设各或系统仅为其内部功能而使巧射频能量，因而对外的射频发射能量较低，对周围其他电子产品的干扰也有限。而有些设备为了完成其预期设计的功能而必须对外发射电磁能量，因而可能对周围电子设备产生干扰，这类设各一般在巧蔽室中使用，故在ＲＥ和ＣＥ测试时无需进行功率输出。

（２）医用电气设备可分为生命支持和非生命支持产品，两者在ＥＭＳ试验中有不同的区别。如在由射频感应场所引起的传导干扰中，对于非生命支持产品要求的试验电平为３Ｖｍｓ。而对生命支持产品要求要高出很多，试验电平达到ｌＯＶｍｓ。也就是说对生命支持的产品要求有更高的抗干扰能力。

（３）标准中与设备电源线测试关系密切的项目有８项，具体如下图１．３所示。其中浪涌、ＥＦＴ、ＣＥ和电压跌落、暂降与短时中断四项测试是外界骚扰通过电源系统影响产品内部电路的。而谐波电流、电压波动Ｌ义及传导和部分的福射骚扰是产品内部电路产生并借助电源系统影响电网电能质量或向空间发射电磁波能量影响自身和周围设备的运行。

ＥＭＩ问题的研究工作主要有三个方向，分别是賴射噪声源的定位、福射强度的预估及福射噪声的抑制。其中福射噪声源的定位主要是指源的位置、特征和机理等的判定，它是解决福射问题的基础。

医疗设备行业ＥＭＣ标准ＹＹ０５０５－２０１２

电源测试:

     最容易产生噪声的模块是ＤＣ／ＤＣ变换部分。无论产品是使用线性电源还是开关电源进行供电，如果电源系统设计中忽略ＥＭＣ问题将很容造成产品无法通过测试。同时，当外界干扰通过电源线进入设备时，如果没有采取有效地抑制措施，很容易使得设备中敏感器件受到干扰而无法正常工作。此外，系统中有高速芯片在工作时，如果供电系统电压不稳定或者电源部分的去縄设计不完善容易造成严重的箱射ＥＭＩ问题。

一、辐射发射测试与诊断方法

ＲＥ测试环境通常分为标准测试环境和非标准测试环境。

      其中标准测试环境主要指开阔场测试和电波暗室测试。一般开阔场测试对周围环境要求较高，故不容易满足而很少采用。所以目前最常用的标准测试环境就是电波暗室。暗室按尺寸可Ｗ分为３ｍ、５ｍ和１０ｍ。事实上暗室的测试环境也是对开阔场测试环境的一种模拟，按模拟测试场地不同可分为全波暗室和半波暗室。

      其中半波暗室是模拟在地面使用的设备的环境，而全波暗室则是模拟在自由空间中使用的设备的环境。

      由于电波暗室是标准的测试环境，其突出的优点无疑是测量精度高，能够最真实的还原出产品在实际应用场合对周围空间产生的福射发射情况。但是当测试产品较为复杂时就不容易诊断出福射噪声源，而只能通过测试频谱结果并结合工程师的经验判断可能产生问题的原因。除此之外，标准暗室的建设成本较高，对于目前医疗设备生产企业来说是难以自己建造与维护的，这些企业常借助第三方检测机构来完成标准测试。因而考虑到成本因素，电波暗室并不是一般企业常用的测试方法，故而可通过场探头、频谱仪构成的近场测试系统以及示波器纹波测试等综合的方法来诊断产品的福射超标问题。

辐射骚扰远场测试系统

由于常规的医疗电子的体积都相对较小，在进行福射骚扰摸底测试时借助３ｍ法电波暗室即可。在屏蔽室中主要有测试天线、锥形吸波材料、转台等。其中测试天线用于接收设备实际对空间中发射的及地面反射的电磁波能量的总和。而转台会在测试过程中自动旋转８个角度，测试产品每个角度对外福射的电磁波能量。吸波材料主要是为了吸收屏蔽室四周墙壁和顶部的电磁波的入射能量，防止反射。

      此外在屏蔽室外有一整套接收和显示系统，主要有ＥＭＩ接收机如、主控的计算机系统、ＣＲＴ显示器和转台控制器福射骚扰远场测试系统由于常规的医疗电子的体积都相对较小，在进行福射骚扰摸底测试时借助３ｍ法电波暗室即可。所示是标准的３ｍ法电波暗室。在屏蔽室中主要有测试天线、锥形吸波材料、转台等。其中测试天线用于接收设备实际对空间中发射的及地面反射的电磁波能量的总和。而转台会在测试过程中自动旋转８个角度，测试产品每个角度对外福射的电磁波能量。吸波材料主要是为了吸收屏蔽室四周墙壁部的电磁波的入射能量，防止反射。

一般在测试完成后可Ｗ在电脑上使用专口的软件显示福射发射的频谱图。通过在频谱上取点标记可大致反映出８个角度中福射发射较强的角度以及某个频点在哪个角度上福射发射能量最强。在得到Ｗ上的测试结果后Ｉ我们可大致地分析出福射源可能的位置。如在设备安装电源线的一侧福射较强，则可以在电源线上夹套磁环来检测是否由电源线上的共模电流产生的福射超标问题等。此外，根据频谱中噪声的特性（宽带噪声还是窄带噪声）能分析出可能的噪声源。

编辑：黄飞