电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility),在国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义为:系统或设备在所处的电磁环境中能正常事情,同时不会对其他系统和设备造成滋扰。
EMC包括EMI(电磁滋扰)及EMS(电磁耐受性)两部分:
02、电子产品为什么要考虑EMC

举个网上的案例:1967年,火箭翱翔掌握打算机,发射时须要考虑冷却方案,早期都是冷却液循环,冷却液在流动制冷时,会存在静电积累(液体流动摩擦),到一定程度没有泄放通路,碰着金属就会产生击穿放电。
设计时设计绝缘气隙间隔如果是10cm,但火箭到26KM的高空,靠近真空时,环境和气压不一样,绝缘气隙间隔缩短,导致故障。
可见EMC问题关系着我们产品的可靠性,产品EMC设计,涉及生命安全的产品,须要高度重视。进一步总结产品MEC须要考虑:
(1)市场准入和国家法规的哀求:技能的贸易壁垒;
(2)分外行业的准入哀求:军工、铁路、汽车等行业准入哀求;
(3)零部件电磁兼容需求,产品本身EMC性能需求;
(4)可靠性哀求,电磁兼容做好,为市场运用的可靠性做保障,须要考虑各种极度工况;
(5)分外运用,如EMC的信息安全:无线电信息截取、433传统汽车无线钥匙滋扰等;
03、EMC三要素
EMC问题,我们可以用电路模型来建立EMC问题模型和给出办理方案。首先先容下EMC的三哀求:滋扰源、传播路径、敏感源,个中滋扰路径是最不随意马虎判断的,滋扰源和敏感设备可以通过履历做一些识别。
举个案例帮助我们更好的理解三要素:如电吹风利用时,电视机涌现雪花屏
(1)电视机的EMS,可能比较差,测不过;
(2)电吹风的EMI,同时可能也没有做限定;
那案例中的三要素剖析如下:
(1)滋扰源:电池风里面的电源电路、电机迁徙改变产生的电源变革
(2)敏感设备:电视机显示屏
(3)耦合路径:可能是220V插排的供电口(共用插排),或者空间电磁波辐射滋扰
04、滋扰源
电子产品滋扰源在电磁环境下的滋扰源各种各样,常见的如:
(1)无线发射(4G、5G、对讲机):RS类滋扰
(2)雷电:浪涌类的滋扰
(3)人体:ESD类滋扰
(4)电气开关的事情:EFT/CS类的滋扰
从常见的滋扰源旗子暗记特色,我们可以总结出电磁滋扰源的要素:即变革的电压(dv/dt)或者电流(di/dt)。进一步在EMC问题中,根据履历60%问题来源于DCDC滋扰。
对付设备来说DCDC开关电源是最常见的噪声源,而常日又不易受滋扰,以是DCDC的EMC问题紧张便是EMI问题。
以Buck电源为例,DCDC芯片开关过程中产生电压和电流的变革,包含了较快的di/dt和dv/dt噪声分量,其开关噪声不仅包含开关次和倍频频率段的噪声,其余其开关速率越低,高频噪声分量衰减越大。
除DCDC电源外,常见还有高速时钟旗子暗记,在电磁兼容的辐射发射测试中,常见的便是时钟辐射超标(如下图所示)。
由于时域中周期性的旗子暗记对应频域中离散的频谱,以是时钟能量比较集中,这在频谱上的表现便是:时钟频点(时钟基频以及倍频)上能量很高,而非时钟频点险些没有能量。
05、耦合路径
常见的耦合路径包括:
(1)传导:
在滋扰源和吸收电路之间的耦合路径便是直接的打仗,比如引线、电缆或者路径连接。常见的耦合如电阻性耦合,由两个回路经由公共阻抗耦合而产生,滋扰量是电流i,或者di/dt。
举例:数字电路和仿照电路为啥要做地分割隔离,最怕存在共阻抗的时候,数字旗子暗记流过共阻抗时,在仿照电路上产生uA电流产生电压,仿照旗子暗记敏感电压将涌现偏差。
(2)空间耦合:
(2-1)互容耦合:在两个靠近的导体或者引线之间存在各种电容场,如最范例的平行走线,噪声源和敏感源之间有分布电容C2,频率下等效于为阻抗,就类似电阻耦合的滋扰案例。
(2-2)电感耦合:在两个平行导体或者引线之间存在磁场,当间距小于电磁波波长的时候会在吸收导体上引起电压的变革。磁通的办法相互影响,如无线充电,常见滋扰如PCB上的平行布线。
对付电感或者磁场耦合,滋扰产生的紧张缘故原由是流过高频电流回路产生的磁通空间上串到吸收回路中产生的,因此问题的改进,一样平常须要减小流过高频电流回路的面积或者吸收回路的面积。
(2-3)电磁辐射:当滋扰源与吸收电路之间的间隔比较远,大于电磁波波长,发射与吸收之间相称于无线电天线,电磁滋扰从滋扰源发送,辐射出的电磁波在空气中传播。
06、敏感源
电子产品敏感源,常见的如:复位电路、传感器采样电路,数据通信电路、音视频处理电路等均视为敏感电路。
举例如传感器和大功率用电设备如电机共地了,大功率电机事情的时候产生共模漏流,就会对传感器的采集产生影响,在设计时我们须要把稳此类旗子暗记。
07、时域与频域
时域与频域是针对同一个事物,不同角度的剖析结果,在做EMC剖析时更多的是从频域的角度去剖析问题。如在时域上,基带的时钟越靠近完美的方波,但在频域上,射频的EMC可能是一个不好的波形(边沿越陡峭,高次谐波频谱能量越大)。
我们从最常见的DCDC开关旗子暗记和高频时钟旗子暗记在频域的角度进行展开。左图表示为脉冲波形,在时域上,其特色是tw(脉冲宽度)和ts(上升韶光/低落韶光)。中间的图形表示从傅里叶变换得到的理论脉冲波形的频谱。频域上,随着频率的升高,振幅衰减,衰减斜率随tw和ts而变革。
最右边的图表显示了当脉冲ts变慢(增加)时频谱的变革。当斜率变革到-40db/dec时,1/πts的频率点降落,终极结果是振幅减小。大略地说,当ts变慢时,频谱振幅衰减。
因此时域旗子暗记边沿越陡峭,频域高次谐波频谱能量越大。如上升沿的快速变革,产生的高次谐波能量,在EMC工程师眼里,都希望它尽快落到-40db衰减的范围。改变的办法为增加电阻或者电容(加大tr)。如时钟周期旗子暗记,增加RC,在知足时钟旗子暗记质量哀求的条件下,尽可能减缓旗子暗记的上升沿的变革速率。
相应我们可以总结出常常碰着的EMC旗子暗记特点:
(1)ESD:上升沿tr波形一样平常会在0.5ns-1ns旁边,达到GHz,高频能量丰富,滋扰强。
(2)EFT:上升沿tr波形一样平常会在5ns旁边,紧张频谱都在几十MHz,更多的靠滤波办理。
(3)Surge:上升沿tr波形一样平常会是us级别,紧张频谱能量在KHz,更多靠瞬态防护器件接管,不是滤波。