（满满干货）EMC事理详解

一、EMC观点先容

EMC（electromagnetic compatibility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。
它包括两个观点：EMI和EMS。
EMI(electromagneticinterference)

电磁滋扰，指自身滋扰其它电器产品的电磁滋扰量。
EMS (electromagneticsusceptibility)电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁滋扰的程度。
因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁滋扰(辐射+传导)，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声滋扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常事情。
EMC滤波器紧张是用来滤除传导滋扰，抑制和衰减外界所产生的噪声旗子暗记滋扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生滋扰。
而辐射滋扰紧张通过屏蔽的手段加以滤除。

从滤波器的功能来看，它的浸染是许可某一部分频率的旗子暗记顺利的通过，而其余一部分无用频率的旗子暗记则受到较大的抑制，它本色上是一个选频电路。
而我们常见的低通滤波器功能是许可旗子暗记中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或滋扰噪声。

电源噪声滋扰在日常生活中很常见。
比如你正在利用电脑的时候，当手机旗子暗记涌现时，电脑音响会有杂音。
比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。
又比如利用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会涌现很大的雪花般的条纹。
这都是一些常见的噪声旗子暗记滋扰，但实际上有些滋扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，乃至找不到根源。
这些噪声旗子暗记如果涌如今自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的丢失乃至生命安全。
比如，会造成自动化仪器误动作，造成医疗仪器失落控等等。

我们常说的噪声滋扰,是指对有用旗子暗记以外的统统电子旗子暗记的一个总称，也可以理解为电磁滋扰。
最初，人们把造成收音机之音响设备所发出噪声的那些电子旗子暗记，称为噪声。
但是，一些非有用电子旗子暗记对电子电路造成的后果并非都和声音有关，因此，后来人们逐步扩大了噪声观点。
如：某一频率的无线电波旗子暗记，对须要吸收这种旗子暗记的吸收机来讲，它是正常的有用旗子暗记，而对付另一频率的吸收机它便是一种无用旗子暗记，即是噪声。

噪声按传播路径来分可分为传导噪声滋扰和空间噪声滋扰。
其传导滋扰紧张通过导体传播,通过导电介质把一个电网络上的旗子暗记耦合（滋扰）到另一个电网络,其频谱紧张为30MHz以下。
而空间噪声滋扰源通过空间把其旗子暗记耦合（滋扰）到另一个电网络,其频率范围比传导噪声频率宽很多,30Hz-30GHz。
传导噪声滋扰可以通过设计滤波电路或追加滤波器的方法来进行抑制和衰减，而空间辐射滋扰紧张通过紧张运用密封屏蔽技能，在构造上实施电磁封闭。
目前为减少重量大都采取铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳须要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。

上面我们提到传导噪声滋扰，又分为差模滋扰与共模滋扰两种。
差模滋扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，紧张通过选择得当的电容(X电容)，差模线圈来进行抑制和衰减。
共模滋扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声，紧张通过选择得当的电容（Y电容），和共模线圈来进行抑制和衰减。
我们常见的低通滤波器一样平常同时具有抑制共模和差模滋扰的功能。

二、感应滋扰（近场）

常见的电场如两个金属板两端加电压。
常见的磁场如两个磁铁之间的磁场

电磁波的速率在空气中靠近于光速。
波长=c/f=3x108/f = 300/F(MHz)如，F=10MHz 波长=30米 r =波长/23.14=4.77米。

频率为10MHz的电磁波发射源，在离发射源大于4,77米时，为远场，小于4,77米时，为近场。

三、辐射滋扰（远场）

3.1 事理及产生缘故原由

根据麦克斯韦方程，变革电场产生变革磁场，变革磁场产生变革的电场。
设备内每个电路都可能是天线，外壳和电缆都可能是天线的一部分。

我的理解是静电场和静磁场只对近间隔的设备产生滋扰。

交变的电场和交变的磁场不只对近间隔设备产生滋扰，还对很远处的设备产生滋扰。
不论是电场滋扰还是磁场滋扰远间隔传播往后，都因此交变的电磁场形式传播。

电磁场阐明电磁场有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。
随韶光变革的电场产生磁场，随韶光变革的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。
电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变革的电流引起，不论缘故原由如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。
电磁场是电磁浸染的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。
电磁场的性子、特色及其运动变革规律由麦克斯韦方程组确定。

3.2 如何影响设备

敏感设备受空间滋扰

个中f为频率B为磁感应强度A为面积E为电场强度

3.3 如何滤除辐射滋扰

如在源及敏感设备外围加屏蔽,隔断辐射路径；以及在敏感设备各端口增加滤波电路,阻挡已耦合到端口上噪声进入设备内。

3.4 如何减少辐射滋扰

方法1：采取同轴电缆双绞线绞合电缆。
如MR6；IDM11的电缆线便是绞合电缆

方法2：应只管即便减小有用旗子暗记的高次谐波身分(频率越高，辐射越强)方法3：采纳屏蔽方法

通气口，只管即便用小圆孔，避免用长条形通气孔。

普通滤波器事理图

如图1，3为差模电容，2为共模电感，4为共模电容。
一样平常滤波器不单独利用差模线圈，由于共模电感两边绕线不一致等缘故原由，电感必定不会相同，因此能起到一定的差模电感的浸染。
如果差模滋扰比较严重，就要追加差模线圈。

四、差模滋扰

4.1.差模滋扰:大略的说便是线对线的滋扰

如图，我们可以看到差模的事理图。
UDM便是差模电压，IDM便是差模电流。
IDM大小相同，方向相反。
4.2.差模滋扰产生的缘故原由差模滋扰中的滋扰是起源在同一电源线路之中(直接注入).如同一线路中事情的电机,开关电源，可控硅等，他们在电源线上所产生的滋扰便是差模滋扰。
4.3.如何影响设备差模滋扰直接浸染在设备两端的，直接影响设备事情，乃至毁坏设备。
（表现为尖峰电压,电压跌落及中断.）4.4.如何滤除差模滋扰紧张采取差模电感和差模电容。

4.4-1差模电感事情事理:可以看到，当电流流过差模线圈之后，线圈里面的磁通是增强的，相称于两个磁通之和。
线圈特性低频率低阻抗高频率高阻抗决定了在高频时利用它的高阻抗衰减差模旗子暗记。
（如图下图所示）：●当频率为50Hz时，线圈阻抗靠近于0，相称于一根导线，不起任何衰减浸染。
●当频率为500kHz时，阻抗达到5k欧,而空想状态下，此时负载阻抗一样平常考虑为50欧，根据上面公式，此时差模线圈分得了99%的差模滋扰电压，而负载只分得了1%的差模滋扰电压。
同时，电流也有很大衰减。
(可以算出此时线圈的差模插入损耗)

4.4-2差模电容事情事理。

可以看到，电容特性低频率高阻抗高频率低阻抗。
滤波器利用电容在高频时它的低阻抗短路掉差模滋扰。
（如图下图所示：）●当频率为50Hz时，电容阻抗趋近于无穷大，相称于短路，不起任何衰减浸染。
●当频率为500kHz时，电容阻抗很小,根据上式可以看到差模负载的电流衰减为趋近于0●如当频率为500kHz时负载50欧容抗0.05欧此时电容分得了99.9%的差模滋扰电流，而负载只分得了0.1%的差模滋扰电流。
也便是说500kHz时，电容使得差模滋扰低落了30dB.

五、共摸滋扰

5.1.共模便是共同对地的滋扰：如图，我们可以看到共模的事理图。
UPQ便是共模电压，ICM1ICM2便是共模电流。
ICM1ICM2大小不一定相同，方向相同。
5.2.共模滋扰产生的缘故原由很多紧张缘故原由有以下几点:1.电网串入共模滋扰电压2.辐射滋扰(如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源)在旗子暗记线上感应出共模滋扰。
（事理是交变的磁场产生交变的电流，由于地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等缘故原由造成电流大小不同）3.接地电压不一样。
也便是说地电位差异引入共模滋扰。
4.也包括设备内部电线对电源线的影响。
5.3.如何影响设备共模电压有时较大，特殊是采取隔离性能差的配电供电室，变送器输出旗子暗记的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。
共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控旗子暗记，造成元器件破坏，这种共模滋扰可为直流、亦可为互换。
如图

5.4.如何滤除共模滋扰(共模线圈共模电容)5.4-1共模线圈共模线圈和差模线圈事理比较类似，都是利用线圈高频时的高阻抗来衰减滋扰旗子暗记。
共模线圈和差模线圈绕线方法刚好相反（如图）。
由于差模线圈在滤除滋扰的同时，还会一定程度的增加阻抗，而共模线圈对方向相反的电流基本不起浸染，以是我们在能够知足特性的条件下，一样平常很少利用差模线圈。
文献一：这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常旗子暗记电流紧张受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。
文献二：我们理解电流定律,也知道电流产生磁通后，而且知道相同大小,相同圈数，不同方向的电流产生的磁通是会相互抵消,導致全体共模线圈对不同方向的电流不起浸染，而仅仅让其通过；但对相同方向的电流所产生的磁通，因為磁通方向相同，磁通沒有抵消,故些共模线圈起着阻抗器的浸染，压制了同方向的杂讯电流，达成抗电磁滋扰的目的。

5.4-2共模电容事情事理共模电容的事情事理和差模电容的事情事理是同等的，都是利用电容的高频低阻抗，使高频滋扰旗子暗记短路，而低频时电路不受任何影响。
只是差模电容是两极之间短路。
而共模电容是线对地短路。
3300pF1.6mm引脚共模电容谐振频率点为19.3MHz。
(下面仅为个人不雅观念，仅供参考）我以为，共模电容不是单独事情的。
它是和共模电感共同事情组成一个谐振回路共同起浸染☺如下图，由于我对此没有100%把握。
等我弄明白再一起谈论吧。

穿心电容在实际工程中，要滤除的电磁噪声频率每每高达数百MHz，乃至超过1GHz。
对这样高频的电磁噪声必须利用穿心电容才能有效地滤除。
普通电容之以是不能有效地滤除高频噪声，是由于两个缘故原由，一个缘故原由是电容引线电感造成电容谐振，对高频旗子暗记呈现较大的阻抗，削弱了对高频旗子暗记的旁路浸染；另一个缘故原由是导线之间的寄生电容使高频旗子暗记发生耦合，降落了滤波效果，如图下所示。

穿心电容之以是能有效地滤除高频噪声，是由于穿心电容不仅没有引线电感造成电容谐振频率过低的问题，而且穿心电容可以直接安装在金属面板上，利用金属面板起到高频隔离的浸染。
但是在利用穿心电容时，要把稳的问题是安装问题。
穿心电容最大的弱点是怕高温和温度冲击，这在将穿心电容往金属面板上焊接时造成很大困难。
许多电容在焊接过程中发生破坏。
特殊是当须要将大量的穿心电容安装在面板上时，只要有一个破坏，就很难修复，由于在将破坏的电容拆下时，会造成临近其它电容的破坏。
我的理解是首先，穿心电容是一个共模电容，它是线对地的电容。
其次，穿心电容是一个比较空想的电容，它没有引线，大大提高了谐振频率点。
我没有详细测过，但是从插入损耗曲线可以推断，在频率为100M-10G时，穿心电容有很低的阻抗，很靠近空想电容曲线。

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