第一篇：軍工電子設(shè)備電磁兼容性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和達(dá)標(biāo)技術(shù)

軍工電子設(shè)備電磁兼容性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和達(dá)標(biāo)技術(shù)

關(guān)鍵詞：GJBI51A－97標(biāo)準(zhǔn)；電磁兼容性；電磁干擾；受測試設(shè)備；屏蔽；濾波 0 引 言

近20年來，軍工電子設(shè)備對(duì)于電磁工作環(huán)境的兼容性能日益受到重視。EMC不僅與溫度、濕度、振動(dòng)等并列成為考核軍工設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力的重要指標(biāo)，而且對(duì)某些軍工電子設(shè)備來講，電磁兼容性更是提到了所有各種環(huán)境要求中最重要的位置。這是因?yàn)楝F(xiàn)代軍工裝備的電子化程度大幅度提高后，軍工電子設(shè)備的功率譜和頻率譜不斷向高端和低端兩個(gè)方向延伸，軍工電子設(shè)備在海、陸、空各種平臺(tái)上的安裝密集度也大幅增加，導(dǎo)致各電子設(shè)備相互之間的電磁干擾(EMI)問題越來越突出。因此，要求軍工電子設(shè)備必須具有規(guī)定的電磁兼容能力已成為從事設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用有關(guān)各方的共識(shí)。

為了考核軍工電子設(shè)備的EMC性能，幾乎所有的軍工電子設(shè)備都要求必須通過國家軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電磁兼容性試驗(yàn)測試。因此，近年來有關(guān)軍工電子設(shè)備電磁兼容性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和達(dá)標(biāo)技術(shù)受到了前所未有的關(guān)注。

與其他環(huán)境條件的考核要求不同，“電磁兼容性”的檢驗(yàn)不僅要考核設(shè)備對(duì)電磁環(huán)境的適應(yīng)能力，還要考核該設(shè)備的存在是否會(huì)造成不利于容納其他設(shè)備正常工作的電磁環(huán)境。因此，電磁兼容性試驗(yàn)是雙向性的試驗(yàn)，受測試設(shè)備(EUT)必須在承受外部電磁干擾和不對(duì)外產(chǎn)生電磁干擾兩方面同時(shí)達(dá)標(biāo)才算合格。又因?yàn)殡姶判盘?hào)能夠通過電路傳導(dǎo)和空間輻射2種途徑產(chǎn)生效應(yīng)，所以，為使軍工電子設(shè)備能夠在電磁兼容性試驗(yàn)中達(dá)標(biāo)，必須在設(shè)備的電子電氣系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)兩方面協(xié)調(diào)采取措施。這些因素決定了電磁兼容性試驗(yàn)相對(duì)其他的例行環(huán)境試驗(yàn)來說更為復(fù)雜，達(dá)標(biāo)也更不容易。

對(duì)從事軍工電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的人員來說，除了要掌握與設(shè)備有關(guān)的專業(yè)知識(shí)和必不可少的電磁學(xué)、電子學(xué)、電工學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)以及有關(guān)材料科學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)外，還必須熟悉有關(guān)電磁兼容性試驗(yàn)的軍用標(biāo)準(zhǔn)，并盡可能詳細(xì)地了解各項(xiàng)試驗(yàn)的物理含義及對(duì)試驗(yàn)測試的要求等方面的內(nèi)容。

圍繞GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)¨ 的主要條文，筆者結(jié)合十幾年來對(duì)海、陸、空各種安裝平臺(tái)上的軍工電子設(shè)備從事電磁兼容性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)工作的實(shí)踐，針對(duì)軍標(biāo)電磁兼容性試驗(yàn)的各項(xiàng)主要考核要求，提供一些有利于使試驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)標(biāo)的實(shí)用技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。1 GJB151A一97標(biāo)準(zhǔn)簡介

GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)全稱為“軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求”，是我國為軍用電子、電氣、機(jī)電等設(shè)備和分系統(tǒng)的研制和訂購制定的關(guān)于設(shè)備電磁發(fā)射和敏感度特性的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了軍用設(shè)備必須滿足的EMC要求。該標(biāo)準(zhǔn)由國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)批準(zhǔn)，發(fā)布于1997年5月23日，于1997年12月1日起實(shí)施。與該標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)并同期發(fā)布和實(shí)施的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是GJB152A－97標(biāo)準(zhǔn)[2]“軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量”，規(guī)定了GJB151A－97標(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)的測量方法。

GJB151A－97標(biāo)準(zhǔn)的前身是發(fā)布于1986年的GJB151A－86標(biāo)準(zhǔn)，新版標(biāo)準(zhǔn)參照國外軍標(biāo)(主要是美國軍標(biāo)MIL)對(duì)老標(biāo)準(zhǔn)作了修訂，對(duì)一些指標(biāo)作出了更嚴(yán)格的要求。

根據(jù)GJB151A－97標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，軍用電子設(shè)備的EMC試驗(yàn)包括下列19項(xiàng)：

· CE101 25 Hz～10 kHz電源線傳導(dǎo)發(fā)射

· CE102 10 kHz～10 MHz電源線傳導(dǎo)發(fā)射

· CE106 10 kHz～40 GHz天線端子傳導(dǎo)發(fā)射

· CE107電源線尖峰信號(hào)(時(shí)域)傳導(dǎo)發(fā)射

· CS101 25 Hz～50 kHz電源線傳導(dǎo)敏感度．

· CS103 15 kHz～10 GHz天線端子互調(diào)傳導(dǎo)敏感度

· CS104 25 Hz～20 GHz天線端子無用信號(hào)抑制傳導(dǎo)敏感度

· CS105 25 Hz～20 GHz天線端子交調(diào)傳導(dǎo)敏感度 · CS106電源線尖峰信號(hào)傳導(dǎo)敏感度

· CS109 50 Hz～100 kHz殼體電流傳導(dǎo)敏感度

· CS114 10 kHz～400 MHz電纜束注入傳導(dǎo)敏感度

· CS1 15電纜束注入脈沖激勵(lì)傳導(dǎo)敏感度

· CS116 10 kHz～100 MHz電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導(dǎo)敏感度

· REIO1 25 Hz～100 kHz磁場輻射發(fā)射

· RE102 10 kHz～18 GHz電場輻射發(fā)射

· RE103 10 kHz～40 GHz天線諧波和亂真輸出輻射發(fā)射

· RSIO1 25 Hz～100 kHz磁場輻射敏感度

· RS103 10 kHz 40 GHz電場輻射敏感度

· RS105瞬變電磁場輻射敏感度

對(duì)于各種不同的軍用安裝平臺(tái)，上述19項(xiàng)EMC試驗(yàn)并非全部是必做的。所謂的軍用安裝平臺(tái)分為水面艦船、潛艇、陸軍飛機(jī)(含航線保障設(shè)備)、海軍飛機(jī)、空軍飛機(jī)、空間系統(tǒng)(含運(yùn)載火箭)、陸軍地面、海軍地面、空軍地面9類。在GJB151A－97標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)每種平臺(tái)的適用性都作出了規(guī)定。

對(duì)于要求進(jìn)行EMC試驗(yàn)的軍用電子設(shè)備，通常在所有試驗(yàn)項(xiàng)目中，CE102、CSIO1、CS114、RE102、RS103這5項(xiàng)是最主要的必做項(xiàng)目。對(duì)裝載于艦船和飛機(jī)上的設(shè)備，還往往要求做CE101、CS115、CS116、RE101、RS101中的一些項(xiàng)，連同前述的5項(xiàng)，總的必做試驗(yàn)項(xiàng)目在7項(xiàng)到9項(xiàng)之間。其余項(xiàng)目由訂購單位根據(jù)有關(guān)規(guī)范確定是否需做試驗(yàn)。軍工電子設(shè)備的EMC特點(diǎn)和設(shè)計(jì)對(duì)策

軍工電子設(shè)備相對(duì)于一般的非軍工類電子設(shè)備或非電子類軍工設(shè)備來說，其電磁兼容性有如下一些特點(diǎn)。

1．安裝密集度高。出于戰(zhàn)術(shù)技術(shù)方面的考慮，軍工電子設(shè)備的安裝非常緊湊，大量功能各異的軍工電子設(shè)備密集于狹小的空間內(nèi)，使得設(shè)備間的電磁干擾問題特別突出。

2．強(qiáng)弱信號(hào)共存。幾乎所有種類的軍工電子設(shè)備都要同時(shí)處理幅度相差懸殊的強(qiáng)弱多種信號(hào)。強(qiáng)信號(hào)對(duì)外部設(shè)備造成干擾，弱信號(hào)又對(duì)外部干擾極為敏感。

3．頻譜分布廣。軍工電子設(shè)備充分利用了頻率資源，占用了從直流到微波的各個(gè)頻帶。有的設(shè)備如雷達(dá)等工作于脈沖方式，覆蓋了廣闊的頻率范圍，對(duì)周邊設(shè)備造成強(qiáng)烈干擾。

4．共用電源和地線。各種安裝平臺(tái)上的大量軍工電子設(shè)備往往共用電源和備份電源、共用地線，使得通過電源耦合和地線耦合造成的相互干擾不能忽視。

5．設(shè)備機(jī)電結(jié)構(gòu)的回旋余地小。軍工電子設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，設(shè)備內(nèi)部冗余空間小。如果在設(shè)計(jì)后期才對(duì)設(shè)備進(jìn)行EMC強(qiáng)化，往往會(huì)與設(shè)備的原有機(jī)械結(jié)構(gòu)或電氣布局發(fā)生沖突，這時(shí)就難以兼顧各方面的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)。

由于以上這些特點(diǎn)，決定了軍工電子設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)比一般的電子設(shè)備更為復(fù)雜和困難，電磁兼容性試驗(yàn)的達(dá)標(biāo)難度更高。要設(shè)計(jì)符合GJB151A．97電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的軍工電子設(shè)備，首先要遵循通用的EMC設(shè)計(jì)原則，再在這個(gè)基礎(chǔ)上強(qiáng)化EMC措施，尤其要關(guān)注電源、機(jī)箱屏蔽、電路設(shè)計(jì)、接地質(zhì)量這幾方面。2．1 電源和EMC的關(guān)系

在GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)中，CE101、CE102、CE107、CS101、CS106這5項(xiàng)是直接與電源有關(guān)的，CS114、CS115和CS116這3項(xiàng)與電源電纜有關(guān)，其余輻射發(fā)射和敏感度的項(xiàng)目間接與電源有關(guān)。因此可以說，軍工電子設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)，第1步要做好的就是設(shè)備電源的EMC設(shè)計(jì)。2．1．1 電源EMC設(shè)計(jì)的主要對(duì)策(1)電源輸入端的電磁屏蔽和電源線濾波。電源線一進(jìn)入機(jī)箱就要直接連接到電源濾波器上，或者采用輸入端兼做電源插座的電源濾波器。電源濾波器的安裝很有講究，濾波器的輸出線要遠(yuǎn)離輸入線，金屬外殼要大面積接地。如果把進(jìn)出濾波器的電源線捆扎在一起，這個(gè)濾波器就幾乎等于沒用。

(2)使用隔離變壓器。如果采用交流電源，在成本和安裝條件許可的情況下，最好使用隔離變壓器。最簡單的隔離變壓器是在初次級(jí)間有屏蔽隔離層的電源變壓器，這種變壓器能夠起到安全防護(hù)、變壓、隔離地線環(huán)流、提高共模干擾抑制能力等多種作用，而且其濾波特性能夠和電源濾波器互補(bǔ)。

(3)合理設(shè)計(jì)二次電源。設(shè)備的二次電源有開關(guān)電源和線性電源2種。雖然開關(guān)電源對(duì)外來干擾有一定的抑制能力，但不少開關(guān)電源對(duì)外的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射過大，致使在EMC試驗(yàn)時(shí)，能通過敏感度項(xiàng)目卻通不過發(fā)射項(xiàng)目。因此，在低功耗電路中，如可不用開關(guān)電源就盡量不用，選用線性穩(wěn)壓器可避免產(chǎn)生對(duì)外干擾。

(4)電源的整體屏蔽。鑒于電源部分在電子設(shè)備EMC性能方面的重要性，還可以在屏蔽機(jī)箱內(nèi)部把電源部分整體再屏蔽在另一個(gè)與其它部分隔離的空間內(nèi)，形成對(duì)電源的整體屏蔽。2．2 機(jī)箱電磁屏蔽

機(jī)箱電磁屏蔽是防止空間電磁輻射最基本也是最有效的辦法，在GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)中，RE101、RE102、RS101、RS103、RS105這5項(xiàng)與機(jī)箱的屏蔽直接有關(guān)，其余與電纜有關(guān)的項(xiàng)目也間接與機(jī)箱屏蔽有關(guān)，因?yàn)殡娎|是要通過機(jī)箱進(jìn)出的。2．2．1 設(shè)計(jì)屏蔽機(jī)箱的幾點(diǎn)原則

(1)保證屏蔽層的導(dǎo)電連續(xù)性。理論分析和EMC試驗(yàn)都證明，電磁屏蔽體上的細(xì)長縫隙將使屏蔽效果大打折扣。因此，機(jī)箱結(jié)構(gòu)上的所有外部縫隙都要實(shí)現(xiàn)連續(xù)且有良好的導(dǎo)電接觸。而對(duì)于直徑小于屏蔽機(jī)箱厚度的小孔，一般不必?fù)?dān)心影響EMC效果。

(2)妥善處理機(jī)箱的各種開口。機(jī)箱開口主要用來安裝開關(guān)、按鈕、指示燈與顯示屏等。開口較大時(shí)，如果難以在所安裝器件的前面采取屏蔽措施，也要在器件的后面加裝屏蔽層(后置屏蔽法)，并對(duì)穿過屏蔽層的導(dǎo)線做濾波處理。

(3)正確選擇和安裝機(jī)箱接插件，解決電纜屏蔽問題。進(jìn)出機(jī)箱的線纜如處理不當(dāng)，會(huì)減弱甚至失去機(jī)箱屏蔽效能。因此，連接至機(jī)箱插座的外部線纜可加外屏蔽層，并且線纜的外屏蔽層要和機(jī)箱的屏蔽層保持導(dǎo)電連續(xù)性。安裝在機(jī)箱上的插座要選用符合軍用標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽型接插件。機(jī)箱上安裝插座的接觸面不能有漆膜或涂塑層等任何絕緣材料。

(4)機(jī)箱散熱最好采用自然風(fēng)冷的方式，允許有一些小的散熱孔。如果要安裝散熱風(fēng)扇的話，需要在風(fēng)扇外側(cè)安裝截止波導(dǎo)式屏蔽通風(fēng)板。2．3 電路設(shè)計(jì)中的EMC對(duì)策

電路EMC設(shè)計(jì)的基本原則已有許多文獻(xiàn)述及，此處僅提一下幾個(gè)實(shí)用的具體細(xì)節(jié)。

1)應(yīng)用多層印制電路板和表面貼裝元器件。具有電源層和地線層的4層以上印制電路板的EMC特性優(yōu)于普通的單、雙面印制電路板，在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能采用多層板。表面貼裝元器件的等效電磁輻射面積顯著小于插裝式元器件，具有更好的EMC性能。所以多層電路板加表面貼裝元器件的組合應(yīng)當(dāng)成為符合GJBI51A－97標(biāo)準(zhǔn)要求的印制電路板設(shè)計(jì)首選。

2)信號(hào)傳感器的選用和傳感信號(hào)放大器的設(shè)計(jì)。傳感器一般安裝在設(shè)備主機(jī)箱以外，因此，對(duì)主機(jī)箱采取的電磁屏蔽措施覆蓋不到傳感器。又由于來自傳感器的信號(hào)十分微弱，所以傳感器經(jīng)常成為電子設(shè)備中最易遭受外部電磁干擾的薄弱環(huán)節(jié)，尤其是在做RS101和RS103測試時(shí)。

傳感放大器有單端輸入式和差分輸入式之別。從理論上講，理想的平衡輸入差分放大器抑制共模干擾信號(hào)的能力很強(qiáng)，因此一般應(yīng)采用這種輸入方式。但當(dāng)干擾信號(hào)大到一定程度時(shí)(如RS103試驗(yàn)時(shí)干擾場強(qiáng)最大可達(dá)200 V／m)，可能導(dǎo)致有源差分放大器的工作范圍脫離線性區(qū)，使共模抑制失效。實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果也表明，在嚴(yán)密屏蔽和良好接地的條件下，單端輸入式的傳感放大器抗干擾能力有時(shí)更勝一籌。因此，究竟選用哪種輸入放大電路，還需結(jié)合實(shí)際情況決定。

3)強(qiáng)化有源器件的高頻旁路。按照GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)做RS103項(xiàng)目的試驗(yàn)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況：干擾信號(hào)為等幅波時(shí)，輸出信號(hào)不受干擾；干擾信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)，輸出信號(hào)中就有了干擾。經(jīng)分析，可能是調(diào)幅波干擾信號(hào)竄入電路后，由于有源器件的非線性響應(yīng)產(chǎn)生了高頻檢波，從而造成干擾。為防止這種情況，強(qiáng)化對(duì)有源器件的高頻旁路可起一些作用。2．4 注重接地質(zhì)量

在電源、屏蔽和電路設(shè)計(jì)這3方面，都必須高度關(guān)注地線和接地質(zhì)量問題。接地質(zhì)量首先體現(xiàn)在要正確接地，即選擇正確的接地點(diǎn)和接地方式；再則是要可靠接地，接地面積要大、接地線要粗而短、接地螺栓要安裝緊固，以減小接地電阻。

綜上所述，對(duì)軍工電子設(shè)備進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)重點(diǎn)依次是電源、屏蔽、電路，而對(duì)接地的設(shè)計(jì)考慮則自始至終貫穿于這3個(gè)方面。3 針對(duì)各項(xiàng)軍標(biāo)EMC試驗(yàn)的達(dá)標(biāo)技術(shù)

電磁干擾的物理本質(zhì)是電磁場的相互作用。從理論上來講，有關(guān)電磁場的任何問題，都可以通過求解Maxwell方程組來得到精確的解答。但大多數(shù)軍工電子設(shè)備由數(shù)量眾多的結(jié)構(gòu)件和電子元件組成，電磁場的空間分布非常復(fù)雜，閨此，在求解Maxwell方程組時(shí)無法得到足夠精確的、與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相一致的邊界條件。而眾所周知，數(shù)學(xué)物理方程的解是強(qiáng)烈地依賴于邊界條件的。只要在理論計(jì)算中假定的邊界條件與實(shí)際分布有細(xì)微的差別，計(jì)算得出的結(jié)果就可能變得毫無意義。在這樣的情況下，實(shí)用經(jīng)驗(yàn)仍然在軍工電子設(shè)備EMC設(shè)計(jì)中起著相當(dāng)重要的作用。

在GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)所列出的全部19項(xiàng)EMC試驗(yàn)中，有5項(xiàng)和天線有關(guān)。如果被測試的不是無線通信類設(shè)備，這5項(xiàng)一般不需要做。CS109和RS105這2項(xiàng)試驗(yàn)通常做得較少。余下的12項(xiàng)試驗(yàn)，按其性質(zhì)可分成4類：傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)、傳導(dǎo)敏感度類試驗(yàn)、輻射發(fā)射類試驗(yàn)、輻射敏感度類試驗(yàn)。以下針對(duì)這4類電磁兼容性試驗(yàn)項(xiàng)目，以測試達(dá)標(biāo)為目的，介紹一些經(jīng)實(shí)踐證明有效的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)。3．1 傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)

傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)包括CE101、CE102、CE107。前2項(xiàng)屬于電源線常規(guī)傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)，都是測試EUT傳導(dǎo)發(fā)射到電源線上的信號(hào)，區(qū)別是所測試的傳導(dǎo)發(fā)射頻段不同；后1項(xiàng)測試EUT從電源線傳導(dǎo)發(fā)射出的尖峰信號(hào)。這3項(xiàng)傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)所針對(duì)的都是EUT電源對(duì)環(huán)境的干擾，要求必須在規(guī)定值之下，以防止任何1臺(tái)設(shè)備經(jīng)由共用電源去干擾其他設(shè)備。

EUT的電源線傳導(dǎo)發(fā)射信號(hào)有2個(gè)來源：來自EUT的功能電路和來自EUT的電源電路。在電源電路里阻斷EMI信號(hào)的傳導(dǎo)發(fā)射，主要手段是隔離和濾波。如果EUT是交流供電的，最簡單的隔離方法是采用具有屏蔽隔離層的電源變壓器，對(duì)于低頻段的EMI有較強(qiáng)的隔離功能。

在直流供電的情況下，為達(dá)到隔離的目的，要使用輸出和輸入不共地的DC／DC變換器。但DC／DC變換器采用脈寬調(diào)制技術(shù)，本身就是一個(gè)干擾源，因此，選型十分重要，應(yīng)盡量選用低EMI的DC／DC變換器。電源進(jìn)線處的濾波器必不可少。由于該濾波器為對(duì)稱無源電路結(jié)構(gòu)，能夠起到雙向隔離濾波作用，不僅能阻擋外來干擾進(jìn)入EUT，同時(shí)也防止內(nèi)部干擾傳向外部。但電源濾波器主要用于濾除高頻段的干擾，對(duì)低頻段干擾基本無效。

電源電路的輸出濾波也很重要。對(duì)于功率型的電子設(shè)備，當(dāng)負(fù)載功率變化時(shí)，造成電源供電變化，進(jìn)而造成外部線上電源波動(dòng)。如果這個(gè)波動(dòng)的頻率超過25 Hz且幅度過大，CE101就不能達(dá)標(biāo)。在電源電路的輸出端并聯(lián)大容量濾波電容器，利用電容的儲(chǔ)能作用，能夠使電源波動(dòng)平滑化。只要把電源波動(dòng)的頻率降到25 Hz以下，就可避開CE101試驗(yàn)頻率的下限使試驗(yàn)達(dá)標(biāo)。對(duì)于信號(hào)型的電子設(shè)備，前端電路通過電源傳出去的干擾信號(hào)能量主要集中在高頻段，要使用高頻性能優(yōu)良的小容量濾波電容器。又因?yàn)榉€(wěn)壓電源輸出端的交流等效阻抗很低，單純并聯(lián)電容的濾波效果不明顯，所以還要結(jié)合采用串聯(lián)電感的方法來提高高頻阻抗，增強(qiáng)濾波電容的旁路效果，以濾除高頻干擾。

采用這些方法，參照EUT的功率、工作頻率來選定所用抗干擾器件的參數(shù)，就能使CE101和CE102試驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)標(biāo)。

CE107項(xiàng)目測試電源線尖峰信號(hào)對(duì)外的傳導(dǎo)發(fā)射干擾。電子設(shè)備工作時(shí)可能產(chǎn)生各種類型的尖峰干擾信號(hào)，但從傳導(dǎo)功率的強(qiáng)度和對(duì)共用電源的影響方面來考慮，EUT的電源開關(guān)是尖峰干擾的一個(gè)主要來源。如在某工程的一次多設(shè)備EMC聯(lián)合測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)每當(dāng)某設(shè)備啟閉電源時(shí)，都會(huì)造成鄰近的另一臺(tái)設(shè)備死機(jī)。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)前一臺(tái)設(shè)備未通過CE107試驗(yàn)，影響了相鄰設(shè)備?？墒笴E107達(dá)標(biāo)的辦法較多，可在電源開關(guān)上并聯(lián)尖峰干擾吸收電路，或把設(shè)備電源從冷啟動(dòng)改為熱啟動(dòng)，或用無觸點(diǎn)開關(guān)代替機(jī)械開關(guān)，或者降低開關(guān)接通／關(guān)閉時(shí)電流上升／下降的速率等。3．2 傳導(dǎo)敏感度類試驗(yàn)

傳導(dǎo)敏感度類試驗(yàn)包括CS101、CS106、CS114、CS115、CSI16。前2項(xiàng)針對(duì)EUT的電源線做試驗(yàn)，后3項(xiàng)測試的是連接到EUT的所有電纜(包括電源線)。本類試驗(yàn)測試EUT對(duì)通過電纜傳人的外來干擾的敏感度，要求在規(guī)定的外來干擾傳人時(shí)，EUT對(duì)干擾不敏感，能保持正常工作。

CS101和CS106這2項(xiàng)試驗(yàn)要求EUT在來自電源線的傳導(dǎo)干擾信號(hào)作用下能夠正常工作，3．1節(jié)中有關(guān)電源的隔離、濾波等措施在這里同樣適用。不過一般來說，傳導(dǎo)敏感度測試比傳導(dǎo)發(fā)射測試更難達(dá)標(biāo)。這是因?yàn)樵趥鲗?dǎo)發(fā)射測試時(shí)，被測信號(hào)是來自設(shè)備的，而設(shè)備依據(jù)其功能和用途的不同，并不一定會(huì)有干擾向外傳導(dǎo)發(fā)射，或者即使有的話，傳導(dǎo)發(fā)射出的干擾信號(hào)幅度和頻率也不一定落在被測的范圍內(nèi)。比如當(dāng)被測設(shè)備內(nèi)部只有低頻小信號(hào)電路時(shí)，傳導(dǎo)發(fā)射類試驗(yàn)就較易過關(guān)。而在做傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn)時(shí)，干擾信號(hào)來自外部，EUT必須在整個(gè)頻段內(nèi)防御外來干擾。對(duì)付這種干擾，單純依靠電源濾波器是不夠的。對(duì)低頻段來說，要求的濾波電容容量很大，一般的電源濾波器不能使用這么大的電容容量。因?yàn)殡娫礊V波器的濾波電容跨接在電源線和接地平面之間，過大的濾波電容會(huì)使旁路的干擾電流通過公共地線耦合到同一接地平面的其他設(shè)備中去，反而會(huì)造成新的電磁干擾。這一點(diǎn)對(duì)于裝載在艦船上的設(shè)備來講尤為突出。所以在GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)電源輸入端的接地濾波電容容量上限是有限制的，一般應(yīng)該小于0．1μF。

既要阻擋住來自電源線的EMI，又不能采用大容量的濾波電容，這時(shí)可選用能夠吸收和衰耗EMI的器件。磁環(huán)和磁柱等就是這類器件。在電源輸入端采用合適的磁性元件能夠有效地吸收EMI能量。這些磁性元件有許多品種規(guī)格，在滿足適用頻率要求的前提下，一般可選擇導(dǎo)磁率高的品種，但要避免在使用中出現(xiàn)磁飽和而使抗干擾性能失效。把輸入的一對(duì)電源線并排在磁環(huán)上繞幾圈，或并在一起穿過磁柱，可使電源電流一去一回產(chǎn)生的磁場相互抵消，避免磁飽和，共模干擾得到了抑制。在EMC測試時(shí)有過這樣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)CS101就差一點(diǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，在電源線上串1個(gè)磁環(huán)，往往可收到立竿見影的效果。

對(duì)于傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn)項(xiàng)目CS114、CS115、CS116來說，干擾頻率范圍從10 kHz到數(shù)百M(fèi)Hz，可采用高頻濾波和低頻電磁衰耗相結(jié)合的抗干擾措施?，F(xiàn)在市面上已有商品化的EMI三端濾波器，其內(nèi)部綜合采用了磁珠、電感和高頻電容，組成T型或雙T型濾波網(wǎng)絡(luò)，對(duì)高頻段干擾有較好的抑制作用。這些三端濾波器體積很小，可以在每1根進(jìn)出設(shè)備的導(dǎo)線上串接1個(gè)濾波器。在電纜接入到設(shè)備機(jī)箱的地方，可選用內(nèi)部襯有磁性材料的接插件。這類接插件內(nèi)除了插針、插孔的金屬接觸偶以外的部位都襯了高頻磁性體，相當(dāng)于在每根導(dǎo)線上都串了磁環(huán)，能夠在電纜接入設(shè)備處吸收掉高頻干擾。

從電路設(shè)計(jì)上來講，如電路的輸入信號(hào)采用平衡差分方式，連接到EUT的信號(hào)電纜應(yīng)采用雙絞線型電纜，并選擇適當(dāng)?shù)慕g距，使共模干擾信號(hào)的主要能量在輸入電路中相互抵消。3．3 輻射發(fā)射類試驗(yàn)

輻射發(fā)射類試驗(yàn)包括磁場輻射發(fā)射項(xiàng)目RE101和電場輻射發(fā)射項(xiàng)目RE102，最主要的測試項(xiàng)目是電場輻射發(fā)射RE102，測試的頻率范圍是10 kHz～18 GHz，在這個(gè)頻段內(nèi)任何一個(gè)頻點(diǎn)上EUT的輻射發(fā)射信號(hào)都必須低于規(guī)定值才判定為測試達(dá)標(biāo)。對(duì)于一臺(tái)具體的受測設(shè)備，實(shí)際的輻射發(fā)射頻率不可能覆蓋上述整個(gè)頻率范圍，輻射發(fā)射的能量往往集中在某些頻點(diǎn)或頻段中。大多數(shù)情況下，EUT低頻端的輻射發(fā)射常常來自開關(guān)電源，高頻端的輻射發(fā)射主要來自電路中振蕩器的基波和高次諧波。

開關(guān)電源的輻射發(fā)射和電源的品質(zhì)密切相關(guān)，優(yōu)質(zhì)的開關(guān)電源不僅效率高，而且雜散輻射少。所以在選用開關(guān)電源時(shí)，一定要挑選符合軍標(biāo)要求的電源，如Ericsson和Vicor等公司的軍標(biāo)電源就具有低輻射的特性。

開關(guān)電源中DC／DC變換器的脈沖頻率是個(gè)很重要的參數(shù)，這個(gè)頻率一般在幾十kHz到幾百kHz間，也有的使用MHz級(jí)的變換頻率。如果在RE102測試時(shí)有某些頻段最難達(dá)標(biāo)，有時(shí)改換頻率不同的開關(guān)電源，可以在試驗(yàn)時(shí)避開這些頻段。

經(jīng)驗(yàn)表明，開關(guān)電源除了直接的對(duì)外輻射發(fā)射外，電源電路的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)還可能對(duì)設(shè)備內(nèi)的鄰近電路尤其是高頻電路產(chǎn)生寄生調(diào)制作用，使得在遠(yuǎn)離開關(guān)電源工作頻率的頻點(diǎn)處出現(xiàn)輻射干擾。這種干擾很難在事先預(yù)料到，即使出現(xiàn)了也很難想到是由開關(guān)電源造成的。在機(jī)箱內(nèi)部對(duì)開關(guān)電源單獨(dú)進(jìn)行屏蔽可以大幅度抑制掉這種干擾。

另一個(gè)主要的輻射發(fā)射源是EUT電路里的晶體振蕩器。一般來說，要判斷輻射發(fā)射是否來自晶體振蕩器很簡單，因?yàn)榫д竦念l率都是已知的，而且非常精確，如在RE102項(xiàng)目測試中測到的輻射頻率正好與晶振頻率相同或是其整數(shù)倍，那就說明是來自振蕩器基波或諧波的干擾。但也有例外，如果EUT里使用了多個(gè)頻率不同的晶振，各晶振頻率可能發(fā)生交叉調(diào)制，使輻射頻譜復(fù)雜化，導(dǎo)致在大量頻點(diǎn)處出現(xiàn)輻射干擾。降低晶體振蕩器的輻射發(fā)射，首先是要選用質(zhì)量好的晶振并使其工作在低電壓、低功耗狀態(tài)，其次是正確設(shè)計(jì)振蕩電路以減少晶振的諧波，必要時(shí)對(duì)晶振電路進(jìn)行板級(jí)屏蔽。盡量避免在電路里使用多個(gè)振蕩源，而采用從一個(gè)振蕩器導(dǎo)出其余所需頻率的技術(shù)。這些措施都可以使晶振的對(duì)外輻射大幅降低。目前有一種擴(kuò)展頻譜能量的晶體振蕩器，可以把晶振的輻射能量分散到主振頻率周圍的譜帶中，以降低在某個(gè)特定頻點(diǎn)上的峰值輻射能量。有時(shí)可以考慮選用這種晶體振蕩器。

對(duì)于大多數(shù)軍工電子設(shè)備來說，不具有產(chǎn)生強(qiáng)磁場輻射的條件，RE101項(xiàng)目達(dá)標(biāo)難度一般不大。3．4 輻射敏感度類試驗(yàn)

輻射敏感度類試驗(yàn)包括磁場輻射敏感度項(xiàng)目RS101和電場輻射敏感度項(xiàng)目RS103。對(duì)于需要接收或檢測微弱電信號(hào)的通信設(shè)備和自動(dòng)控制設(shè)備，電場輻射敏感度是極為關(guān)鍵的測試項(xiàng)目，也可以說是所有EMC試驗(yàn)中最難過關(guān)的一項(xiàng)測試。

要使RS103測試達(dá)標(biāo)，仍然是在電源和屏蔽方面做工作。前述有關(guān)電源的抗傳導(dǎo)干擾措施也能適用于抗輻射干擾。為了避免外來輻射干擾通過電源電纜進(jìn)入機(jī)箱，電源電纜要有屏蔽層，而且這一屏蔽層要在機(jī)箱外部接地，不能隨電源電纜進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)再接地。

對(duì)于機(jī)箱的屏蔽，前面已提到要盡量保持整個(gè)機(jī)箱的導(dǎo)電連續(xù)性，仔細(xì)處理好機(jī)箱上的每一處接縫和開口。機(jī)箱的接縫最好是焊接，如果出于維修拆卸的考慮不能焊接，那必須把接縫壓緊。筆者曾經(jīng)做過這樣的試驗(yàn)：把l臺(tái)調(diào)頻收音機(jī)調(diào)到收音狀態(tài)放在鐵制機(jī)箱內(nèi)，讓聲音通過機(jī)箱表面的小孔傳出。當(dāng)把機(jī)箱蓋好后，收音機(jī)仍然能接收到電波。然后開始?jí)壕o機(jī)箱蓋板，每壓緊一點(diǎn)，收音機(jī)的廣播聲就輕一點(diǎn)，當(dāng)壓緊到一定程度后，就完全收不到廣播，只傳出收音機(jī)自身的靜態(tài)噪聲?？梢妷壕o接縫的重要性。為填充接縫問的細(xì)微問隙，在接縫處可使用銀鋁填料的導(dǎo)電橡膠襯墊。

機(jī)箱的開口有顯示孔和電纜進(jìn)出孔等。3 mm以下的LED顯示孔對(duì)屏蔽效果影響不大，LCD顯示屏面積較大，不加屏蔽的話，外來電場輻射就會(huì)進(jìn)入機(jī)箱。屏蔽的方法有在顯示屏上貼透明導(dǎo)電膜或加裝夾有金屬絲網(wǎng)的玻璃等。前者使用方便但屏蔽效果有限，后者屏蔽效果較好但對(duì)透光性有影響。無論采用哪種方法，都要注意屏蔽層與機(jī)箱良好的導(dǎo)電連續(xù)性，最好在顯示器的后面再加屏蔽罩，并使用高頻穿心電容器對(duì)通過后屏蔽罩的信號(hào)線進(jìn)行濾波。電纜孔也是外來電場干擾竄人機(jī)箱的薄弱點(diǎn)。未采取措施的電纜穿過屏蔽體時(shí)，屏蔽效能將降低30 dB以上[4]。現(xiàn)在一些標(biāo)準(zhǔn)的軍品接插件可配裝專用的屏蔽電纜附件，使用這類附件能夠確保電纜外屏蔽層和接插件外殼有良好的導(dǎo)電連續(xù)性。

相比電場輻射來說，要求做磁場輻射敏感度RS101試驗(yàn)的較少。但要注意，如果設(shè)備中有對(duì)磁場輻射敏感的器件如電感線圈或電磁傳感器等，就可能在RS101測試中不能達(dá)標(biāo)。筆者曾把1臺(tái)通信設(shè)備安裝在某平臺(tái)的艙壁上，結(jié)果出現(xiàn)400 Hz的干擾聲，取下來就沒有干擾。起初懷疑在安裝位置處有電場干擾，但該設(shè)備已通過了RS103測試，而且無論如何改進(jìn)屏蔽和接地都無濟(jì)于事。后來得知在安裝位置的艙壁內(nèi)敷有400 Hz的電力電纜，大電流產(chǎn)生了強(qiáng)磁場，屬于磁場干擾而非電場干擾。因?yàn)殡娖帘魏痛牌帘蔚姆雷o(hù)要求不同，通常的密封金屬機(jī)箱無法抵御磁場輻射。最后把該設(shè)備的動(dòng)圈式語音傳感器改換成對(duì)磁場不敏感的駐極體式傳感器，干擾立即消失了。4 軍工電子設(shè)備EMC設(shè)計(jì)實(shí)例

近年來，筆者參照上述技術(shù)，結(jié)合選用合適的EMC器材，為陸用、海用、空用的多種軍工電子設(shè)備進(jìn)行了符合GJB151A一97標(biāo)準(zhǔn)的EMC設(shè)計(jì)，獲得了良好的效果。以下試介紹一例。某通信設(shè)備，由1臺(tái)主機(jī)和若干臺(tái)從機(jī)、分機(jī)組成，要求按照GJB151A．97標(biāo)準(zhǔn)做CE102、CE107、CS101、CS106、CS114、CS115、CS116、RE102、RS103共9項(xiàng)EMC試驗(yàn)。4．1 主要設(shè)計(jì)考慮及措施

1)機(jī)箱：考慮到該項(xiàng)設(shè)備對(duì)于重量相當(dāng)敏感，決定采用ZL110型航空鑄鋁制造主機(jī)機(jī)箱。為減少縫隙，除前面板和上蓋板外，機(jī)箱一體化鑄造成型后進(jìn)行精加工。前面板和上蓋板采用LY12型鋁板銑制，與機(jī)箱結(jié)合處銑出凹槽，槽內(nèi)嵌入EMC專用彈性合金不銹鋼螺旋管。當(dāng)面板和上蓋板安裝到機(jī)箱上時(shí)，螺旋管被適度壓緊，保持接觸面的導(dǎo)電連續(xù)性。為保證機(jī)箱表面的高導(dǎo)電率，機(jī)箱及蓋板在金加工完畢后經(jīng)化學(xué)清洗，再進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理。從機(jī)和分機(jī)的機(jī)箱也采取類似工藝制造。

2)電源：電源采用屏蔽型電源接插件接人機(jī)箱，保險(xiǎn)絲座加屏蔽罩。電源線進(jìn)入機(jī)箱后立即接人雙節(jié)型電源濾波器，濾波輸出接至三層屏蔽(初級(jí)、初次級(jí)問、次級(jí)三層屏蔽)隔離變壓器。電源濾波器和隔離變壓器一起用一體化密封鋁盒整體屏蔽在機(jī)箱內(nèi)部左后角。變壓器的輸出用雙絞線經(jīng)高頻磁芯共模扼流圈接人整流橋，整流橋的每只二極管上并聯(lián)高頻旁路電容器，二次電源的每路輸出串接直流濾波器。3)機(jī)箱接插件：機(jī)箱插座采用軍標(biāo)XC系列插座，通過座基方盤用4只螺絲把插座固定在機(jī)箱上。線纜插頭配裝屏蔽套筒。插座和插頭均鍍鎘處理，插針鍍金。插座方盤和機(jī)箱接觸面安裝CONCIL—A型鋁鍍銀微粒填充氟硅導(dǎo)電橡膠襯墊并壓緊。

4)系統(tǒng)間線纜：系統(tǒng)問線纜全部采用雙絞雙屏蔽輻射交聯(lián)氟塑料護(hù)套航空電纜，外屏蔽層接安裝平臺(tái)結(jié)構(gòu)地，內(nèi)屏蔽層根據(jù)線纜所載信號(hào)的性質(zhì)選擇接地方式。所有線纜在進(jìn)入機(jī)箱后通過饋通式濾波器或片式三端濾波器濾除高頻干擾信號(hào)；差分信號(hào)線通過共模扼流圈濾除共模干擾信號(hào)；話筒輸入的微弱音頻信號(hào)通過閉合磁路音頻變壓器進(jìn)行隔離放大。5)電路板：采用4層印制電路板，貼片式元器件。

6)電子電路：選用低壓、小電流器件，精心進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，整機(jī)工作于低功耗狀態(tài)，可省去散熱系統(tǒng)以利機(jī)箱屏蔽。因?yàn)楣男。梢允褂镁€性二次電源，杜絕了開關(guān)電源的電磁輻射。

采取以上各種措施后，使得該臺(tái)設(shè)備在確保各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，順利通過了按照GJB151A－97標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的9個(gè)項(xiàng)目EMC試驗(yàn)，安裝到使用平臺(tái)后又通過了全系統(tǒng)EMC實(shí)測試驗(yàn)，已在復(fù)雜的電磁環(huán)境中工作多年始終正常。5 結(jié) 語

參照國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB151A．97的相關(guān)條文，結(jié)合實(shí)際工作，總結(jié)了軍工電子設(shè)備EMC設(shè)計(jì)和測試達(dá)標(biāo)的一些經(jīng)驗(yàn)。電磁兼容是理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的技術(shù)，在設(shè)計(jì)軍工電子設(shè)備時(shí)，如能夠依據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)較充分地預(yù)估到EMI的各種可能形式并采取相應(yīng)的EMC對(duì)策，將使得整個(gè)設(shè)計(jì)過程更為合理有效，并且在完成設(shè)備制造進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)大的反復(fù)，確保工作的質(zhì)量和進(jìn)度。參考文獻(xiàn)：

[1] 韋錦松，湯恒正，陳世鋼，等．軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求[M]．北京：國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，1997．

[2] 曲長云，王素英，郭仕恩，等．軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量[M]．北京：國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，1997．

[3] J．D．杰克遜．經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)[M]．北京：人民教育出版社，1978． [4] 陳偉華．電磁兼容實(shí)用手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998．

第二篇：開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)

開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù) 引言

電磁兼容是一門新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應(yīng)用的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點(diǎn)內(nèi)容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應(yīng)、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電磁兼容性的測量與試驗(yàn)技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi)，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0 GHz ~400GHz，研究對(duì)象除傳統(tǒng)設(shè)備外，還涉及芯片級(jí)，直到各種艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。

電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁兼容問題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。2 電磁兼容技術(shù)名詞（1）電磁兼容性

電磁兼容性是指設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。（2）電磁騷擾

電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為：經(jīng)過電源，通過信號(hào)線或控制電纜、場滲透，經(jīng)過天線直接進(jìn)入；通過電纜耦合，從其他設(shè)備來的傳導(dǎo)干擾；電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合；其他設(shè)備的輻射干擾；電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場；寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)；外部環(huán)境場等（3）電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號(hào)疊加或組合。（4）電磁輻射

電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設(shè)備機(jī)殼的開口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射，任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。（5）脈沖

脈沖是指在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。（6）共模干擾和差模干擾

電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對(duì)大地或電線對(duì)大地之間。共模干擾有時(shí)也稱縱模干擾、不對(duì)稱干擾或接地干擾。這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因?yàn)榫€間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會(huì)向鄰近空間輻射，而差模則不會(huì)，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨(dú)環(huán)繞每根導(dǎo)線，得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值，然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線（其中一根是地線），探測其感應(yīng)情況。如感應(yīng)值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。（7）抗擾度電平和敏感性電平

抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾電平。也就是說，超過此電平時(shí)該裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對(duì)某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。（8）抗擾度裕量

抗擾度裕量是指裝備、設(shè)備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。3 開關(guān)電源的電磁兼容性

開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗，通過該阻抗使騷擾信號(hào)進(jìn)入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓及騷擾電流的導(dǎo)線或 PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生感應(yīng)電場對(duì)受騷擾體產(chǎn)生的場耦合。磁場耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近，產(chǎn)生的低頻磁場對(duì)騷擾對(duì)象產(chǎn)生的耦合。電磁場耦合主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過空間向外輻射，對(duì)相應(yīng)的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在很高的電壓下，以高頻開關(guān)方式工作，開關(guān)電壓及開關(guān)電流均接近方波，從頻譜分析知，方波信號(hào)含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時(shí)，由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時(shí)，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關(guān)二極管，也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過直流輸出線傳出。開關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時(shí)，為了提高電路的效率及可靠性，減少功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是，軟開關(guān)無損吸收電路多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因此，該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。

開關(guān)電源一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L、C濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)差模及共模騷擾信號(hào)的濾波。由于電感線圈的分布電容，導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻騷擾信號(hào)穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號(hào)頻率的上升，引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降，甚至導(dǎo)致電容器參數(shù)改變，也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個(gè)原因。4 電磁兼容性的解決方法

從電磁兼容的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性問題，可從三個(gè)方面入手：第一，減小騷擾源產(chǎn)生的騷擾信號(hào)；第二，切斷騷擾信號(hào)的傳播途徑；第三，增強(qiáng)受騷擾體的抗騷擾能力。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的兼容性時(shí)，可以綜合利用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。因而，開關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外騷擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)騷擾、電磁場輻射騷擾等只能用減小騷擾源的方法來解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入/輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善APFC電路的性能，減小開關(guān)管及整流、續(xù)流二極管的電壓、電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降?；另一方面，加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對(duì)外部的抗騷擾能力（如浪涌、雷擊）應(yīng)優(yōu)化交流電輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對(duì)1.2/50?s開路電壓及8/20?s短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，通常采用氧化鋅壓敏電阻與氣體方電管等的組合方法來解決。對(duì)于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號(hào)電路中，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護(hù)、加大小信號(hào)電路與機(jī)殼等的電距離來解決或選用具有抗靜電騷擾的器件?？焖偎沧冃盘?hào)含有很寬的頻譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用與防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號(hào)濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開關(guān)電源的內(nèi)部騷擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：①注意數(shù)字電路與模塊電路PCB布線的正確分區(qū)；②數(shù)字電路與模擬電路電源的去耦；③數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻騷擾，減小地環(huán)地影響，布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_，減小輸出整流回路及續(xù)流二極管回路與支流濾波電路所包圍的面積，減小變壓器的漏電、濾波電感的分布電容，運(yùn)用諧振頻率高的濾波電容器等。5 濾波器結(jié)構(gòu)

濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害，也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可以抑制傳輸線上的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)對(duì)傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán)，能夠改善電路的濾波特性。進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇合適的濾波器，并正確的安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。在交流電輸入端加裝的電源濾波器電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100 mH-700mH，Cd取1?F-10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。所有電源濾波器都必須接地（廠家特別說明允許不接地的除外），因?yàn)闉V波器的共模旁路電容必須在接地時(shí)才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導(dǎo)線將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離，避免干擾信號(hào)從輸入端直接耦合到輸出端。

如在電源輸出端加輸出濾波器、加裝高頻電容、加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，則可以抑制差模噪聲。如果把多個(gè)電容并聯(lián)，則效果會(huì)更好。6 EMI濾波器選用與安裝

開關(guān)電源EMI濾波器中的4只電容器用了兩種不同的下標(biāo)“x”和“y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的安全等級(jí)。無論是選用還是設(shè)計(jì)EMI濾波器，都要認(rèn)真的考慮Cx和Cy的安全等級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，Cx電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電壓外，還會(huì)疊加L和N之間存在的EMI信號(hào)峰值電壓。因此，要根據(jù)EMI濾波器的應(yīng)用場合和可能存在的EMI信號(hào)峰值，正確選用適合安全等級(jí)的Cx電容器。Cy電容器是接在電源供電線L、N與金屬外殼（E）之間的，對(duì)于220V、50Hz電源，它除符合250V峰值電壓的耐壓要求外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全裕量，以避免可能出現(xiàn)的擊穿短路現(xiàn)象。7 結(jié)語

在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。

第三篇：電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)、測試和對(duì)策技術(shù)培訓(xùn)班

電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)、測試和對(duì)策技術(shù)培訓(xùn)

班

開課信息: 開課日期（天數(shù)）2014/1/13-14

上課地區(qū) 上海-閘北區(qū)

課程編號(hào)：KC4694 費(fèi)用 3000

更多: 無

招生對(duì)象

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從事開發(fā)部門主管、EMC設(shè)計(jì)工程師、EMC整改工程師、測試經(jīng)理、工程師 【主辦單位】中 國 電 子 標(biāo) 準(zhǔn) 協(xié) 會(huì) 培 訓(xùn) 中 心

【協(xié)辦單位】深 圳 市 威 碩 企 業(yè) 管 理 咨 詢 有 限 公 司 課程內(nèi)容

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培訓(xùn)地點(diǎn)：2014年1月13-14日，上海；

培訓(xùn)費(fèi)用：3000元/人（含培訓(xùn)、資料、午餐費(fèi)）。

培訓(xùn)對(duì)象：從事開發(fā)部門主管、EMC設(shè)計(jì)工程師、EMC整改工程師、測試經(jīng)理、工程師 隨著中國加入WTO，如何使自己的產(chǎn)品在國際及國內(nèi)市場中滿足電磁兼容（EMC），從而快速低成本的取得相關(guān)認(rèn)證，許多企業(yè)面臨這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題！但目前大多電子企業(yè)研發(fā)人員沒有很好掌握EMC的設(shè)計(jì)方法和建立一套完善的EMC流程，導(dǎo)致多數(shù)產(chǎn)品在后期不能順利的通過測試與認(rèn)證，影響了產(chǎn)品的上市進(jìn)度。為了幫助企業(yè)導(dǎo)入正確EMC設(shè)計(jì)策略,同時(shí)研發(fā)工程師掌握正確的EMC設(shè)計(jì)方法，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭解決EMC問題，將可以減少許多不必要的人力及研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品上市周期，中國電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)

決定分期組織召開“電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)、測試和對(duì)策技術(shù)培訓(xùn)班”現(xiàn)將具體事宜通知如下：

課程提綱：課程大綱根據(jù)報(bào)名學(xué)員要求，上課時(shí)會(huì)有所調(diào)整。

一、電磁兼容試驗(yàn)問題概述 1 電磁兼容的基本定義

電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)體系 3 電磁兼容的試驗(yàn)內(nèi)容 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)和可信度

二、脈沖群抗擾度試驗(yàn)的要點(diǎn)及其對(duì)策 1 脈沖群瞬變干擾的形成原理 2 脈沖群發(fā)生器的基本線路及其波形 3 脈沖群試驗(yàn)的配置和布局 脈沖群的實(shí)驗(yàn)室型式試驗(yàn)方法和注意點(diǎn) 新的脈沖群抗擾度試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)和目前尚在沿用的試驗(yàn)方法差異性說明 6 脈沖群干擾的抑制

三、常用抗擾度標(biāo)準(zhǔn)新舊版本的差異與理解 1 靜電放電抗擾度試驗(yàn) 2 射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn) 3 脈沖群抗擾度試驗(yàn) 4 浪涌抗擾度試驗(yàn) 電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度試驗(yàn)

四、電子設(shè)備電磁騷擾發(fā)射的定性測試 1 比較“正規(guī)”的輻射發(fā)射定性測試方案 2 比較“正規(guī)”的傳導(dǎo)發(fā)射定性測試方案 3 定性觀察的輻射發(fā)射測試方案 4 定性觀察的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射測試方案

五、電磁兼容故障診斷和常用處理方法 1 設(shè)備的輻射發(fā)射超標(biāo)問題 2 設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo) 設(shè)備的靜電放電抗擾度試驗(yàn)不合格 4 設(shè)備的射頻輻射電磁場抗擾度試驗(yàn)不合格 5 設(shè)備的脈沖群干擾抗擾度試驗(yàn)不合格 6 設(shè)備的浪涌抗擾度試驗(yàn)不合格 設(shè)備的射頻場感應(yīng)所引起的傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)不合格 8 設(shè)備的電壓跌落、短時(shí)中斷抗擾度試驗(yàn)不合格

設(shè)備在調(diào)試過程中的電磁兼容性故障定位

六、電子設(shè)備的電磁騷擾問題分析和抑制技術(shù)概述 1 電子設(shè)備的電磁騷擾發(fā)射問題 2 電子設(shè)備的電磁騷擾發(fā)射原因分析 3 電子設(shè)備電磁騷擾發(fā)射的性質(zhì)分析 4 電子設(shè)備的電磁騷擾抑制技術(shù)概述

七、電子設(shè)備輻射騷擾測試和常用抑制技術(shù) 1 電子設(shè)備的輻射發(fā)射 通過減小環(huán)路面積來減小電子設(shè)備的輻射噪聲 3 通過采用緩沖吸收來降低電子設(shè)備的高次諧波成分 4 電子設(shè)備印刷線路板的設(shè)計(jì)

八、電子設(shè)備傳導(dǎo)騷擾和電源線輸入濾波器 1 電子設(shè)備傳導(dǎo)騷擾測量結(jié)果的數(shù)值分析 2 電子設(shè)備傳導(dǎo)騷擾的一般抑制技術(shù) 3 電源線濾波器的作用 4 電源線濾波器插入損耗的測量 5 電子設(shè)備輸入濾波器的設(shè)計(jì) 6 電子設(shè)備輸入濾波器中電感器的設(shè)計(jì) 電源線濾波器中電容耐壓、泄漏電流和選擇問題 8 濾波器的內(nèi)部裝配 9 濾波器的安裝和使用

九、電子設(shè)備的瞬變干擾抑制問題 1 電磁干擾 2 瞬變干擾吸收器件 3 鐵氧體抗干擾磁芯 4 隔離變壓器

十、電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)，試驗(yàn)和對(duì)策案例分析 案例1：電磁干擾問題的診斷和整改步驟 案例2：不間斷電源的電磁兼容問題的處理 案例3：開關(guān)電源高頻變壓器的屏蔽層應(yīng)用問題

4：由多個(gè)開關(guān)電源組成的電源系統(tǒng)的電磁兼容性考慮 案例5：便攜式智能溫度計(jì)開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì) 案例6： 開關(guān)電源電磁騷擾發(fā)射問題的排查及解決 案例7：在電源線上使用鐵氧體抗干擾磁芯 案例8：由通信設(shè)備集線器電源引起的輻射發(fā)射超標(biāo) 案例9：開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計(jì),試驗(yàn)和對(duì)策例 案例10：設(shè)備內(nèi)部電源布線不當(dāng)造成的輻射超標(biāo) 案例11：錯(cuò)誤接地線引起的輻射超標(biāo)

案例12：屏蔽電纜屏蔽層接地小辮引起的設(shè)備輻射問題 案例13：印刷電路板的不良布線引起設(shè)備輻射超標(biāo) 案例14：印刷電路板局部地平面布局不良與設(shè)備輻射超標(biāo) 案例15：電容器的容量對(duì)集成電路電源去耦效果的影響 案例16：防雷器件的正確安裝

案例17：兩個(gè)在機(jī)房增設(shè)浪涌保護(hù)器的實(shí)例 案例18：在浪涌試驗(yàn)中因磁珠使用不當(dāng)造成損壞問題 案例19：電源濾波器的安裝使用問題

案例20：同類產(chǎn)品，不同布局引起的傳導(dǎo)騷擾超標(biāo)問題

案例21：對(duì)于有數(shù)字和模擬器件混合線路的設(shè)備的數(shù)字地和模擬地正確接法 案例22：房間電加熱器浪涌抗擾度試驗(yàn)不合格問題處理 案例23：對(duì)電子變壓器傳導(dǎo)發(fā)射和浪涌抗擾度試驗(yàn)不合格的整改 案例24 帶碳刷的電動(dòng)機(jī)的電磁兼容解決方法 案例25 小家電產(chǎn)品電磁騷擾發(fā)射情況的改進(jìn)例 案例26：改進(jìn)線路設(shè)計(jì)來提高設(shè)備的抗干擾能力 案例27：開關(guān)電源輸出紋波和噪聲的測量和抑制 案例28：工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)與電磁兼容試驗(yàn)

講師介紹

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 錢振宇

國家機(jī)械局上海電器科學(xué)研究所研究員級(jí)高級(jí)工程師，上海三基電子工業(yè)有限公司總工程 師，全國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，全國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)低頻現(xiàn)象分技術(shù)委員會(huì)委員，國內(nèi)知名的電磁兼容專家。主要研究方向?yàn)殡姶偶嫒轀y試的干擾模擬器與電磁兼容的對(duì)策技術(shù)。近年來有較多機(jī)會(huì)參加國內(nèi)各地的電磁兼容培訓(xùn)活動(dòng)，由于內(nèi)容通俗易懂、切合實(shí)際，深受各方好評(píng)。出版的與電磁兼容性測試和設(shè)計(jì)主題相關(guān)的主要著作有：①《3C認(rèn)證中的電磁兼容測試與對(duì)策》（電子工業(yè)出版社，2004年8月出版）②《開關(guān)電源的電磁兼容測試與對(duì)策》（電子工業(yè)出版社，2005年12月出版）③《電氣、電子產(chǎn)品的電磁兼容技術(shù)及設(shè)計(jì)實(shí)例》（電子工業(yè)出版社，2008年6月出版）

第四篇：關(guān)于開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)及解決方法

關(guān)于開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)及解決方法 引言

電磁兼容是一門新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應(yīng)用的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點(diǎn)內(nèi)容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應(yīng)、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電磁兼容性的測量與試驗(yàn)技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi)，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0 GHz ~400GHz，研究對(duì)象除傳統(tǒng)設(shè)備外，還涉及芯片級(jí)，直到各種艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。

電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁兼容問題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。電磁兼容技術(shù)名詞

（1）電磁兼容性

電磁兼容性是指設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

（2）電磁騷擾

電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為：經(jīng)過電源，通過信號(hào)線或控制電纜、場滲透，經(jīng)過天線直接進(jìn)入；通過電纜耦合，從其他設(shè)備來的傳導(dǎo)干擾；電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合；其他設(shè)備的輻射干擾；電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場；寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)；外部環(huán)境場等。

（3）電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號(hào)疊加或組合。

（4）電磁輻射

電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設(shè)備機(jī)殼的開口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射，任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。

（5）脈沖

脈沖是指在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。

（6）共模干擾和差模干擾

電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對(duì)大地或電線對(duì)大地之間。共模干擾有時(shí)也稱縱模干擾、不對(duì)稱干擾或接地干擾。這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因?yàn)榫€間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會(huì)向鄰近空間輻射，而差模則不會(huì)，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨(dú)環(huán)繞每根導(dǎo)線，得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值，然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線（其中一根是地線），探測其感應(yīng)情況。如感應(yīng)值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。

（7）抗擾度電平和敏感性電平

抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾電平。也就是說，超過此電平時(shí)該裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對(duì)某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。

（8）抗擾度裕量

抗擾度裕量是指裝備、設(shè)備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。開關(guān)電源的電磁兼容性

開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗，通過該阻抗使騷擾信號(hào)進(jìn)入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓及騷擾電流的導(dǎo)線或PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生感應(yīng)電場對(duì)受騷擾體產(chǎn)生的場耦合。磁場耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近，產(chǎn)生的低頻磁場對(duì)騷擾對(duì)象產(chǎn)生的耦合。電磁場耦合主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過空間向外輻射，對(duì)相應(yīng)的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。

在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在很高的電壓下，以高頻開關(guān)方式工作，開關(guān)電壓及開關(guān)電流均接近方波，從頻譜分析知，方波信號(hào)含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時(shí)，由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時(shí)，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關(guān)二極管，也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過直流輸出線傳出。開關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時(shí)，為了提高電路的效率及可靠性，減少功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是，軟開關(guān)無損吸收電路多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因此，該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。

開關(guān)電源一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L、C濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)差模及共模騷擾信號(hào)的濾波。由于電感線圈的分布電容，導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻騷擾信號(hào)穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號(hào)頻率的上升，引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降，甚至導(dǎo)致電容器參數(shù)改變，也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個(gè)原因。電磁兼容性的解決方法

從電磁兼容的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性問題，可從三個(gè)方面入手：第一，減小騷擾源產(chǎn)生的騷擾信號(hào)；第二，切斷騷擾信號(hào)的傳播途徑；第三，增強(qiáng)受騷擾體的抗騷擾能力。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的兼容性時(shí)，可以綜合利用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。因而，開關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外騷擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)騷擾、電磁場輻射騷擾等只能用減小騷擾源的方法來解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入/輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善APFC電路的性能，減小開關(guān)管及整流、續(xù)流二極管的電壓、電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降龋涣硪环矫?，加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對(duì)外部的抗騷擾能力（如浪涌、雷擊）應(yīng)優(yōu)化交流電輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對(duì)1.2/50?s開路電壓及8/20?s短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，通常采用氧化鋅壓敏電阻與氣體方電管等的組合方法來解決。對(duì)于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號(hào)電路中，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護(hù)、加大小信號(hào)電路與機(jī)殼等的電距離來解決或選用具有抗靜電騷擾的器件?？焖偎沧冃盘?hào)含有很寬的頻譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用與防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號(hào)濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開關(guān)電源的內(nèi)部騷擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：①注意數(shù)字電路與模塊電路PCB布線的正確分區(qū)；②數(shù)字電路與模擬電路電源的去耦；③數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻騷擾，減小地環(huán)地影響，布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_，減小輸出整流回路及續(xù)流二極管回路與支流濾波電路所包圍的面積，減小變壓器的漏電、濾波電感的分布電容，運(yùn)用諧振頻率高的濾波電容器等。濾波器結(jié)構(gòu)

濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害，也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可以抑制傳輸線上的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)對(duì)傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán)，能夠改善電路的濾波特性。進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇合適的濾波器，并正確的安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。在交流電輸入端加裝的電源濾波器電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100 mH-700mH，Cd取1?F-10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。

所有電源濾波器都必須接地（廠家特別說明允許不接地的除外），因?yàn)闉V波器的共模旁路電容必須在接地時(shí)才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導(dǎo)線將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。

濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離，避免干擾信號(hào)從輸入端直接耦合到輸出端。

如在電源輸出端加輸出濾波器、加裝高頻電容、加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，則可以抑制差模噪聲。如果把多個(gè)電容并聯(lián)，則效果會(huì)更好。

幾種濾波器的構(gòu)成如圖2所示。在圖2（a）中，阻抗Z=1/（ωC1），高頻區(qū)域用陶瓷電容、聚酯薄膜電容并聯(lián)，其濾波效果更好。圖2（b）中，噪聲能通過電容旁路到地線上，這種濾波器連接時(shí)應(yīng)使接地阻抗盡量小。圖2（c）中，C1、C2對(duì)不對(duì)稱噪聲有良好的濾波效果，C3對(duì)對(duì)稱噪聲有良好的濾波效果，連接時(shí)應(yīng)使電容器的引線及接地線盡量短。圖2（d）為常用的噪聲濾波電路，L1、L2對(duì)噪聲呈現(xiàn)高阻抗，而C1則對(duì)噪聲呈現(xiàn)低阻抗。當(dāng)L1、L2采用共模電感結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)對(duì)稱和非對(duì)稱噪聲都有較好的濾波效果。圖2（e）適用于共模噪聲進(jìn)行濾波，應(yīng)注意的是其接地阻抗同樣應(yīng)盡量小。

圖3是對(duì)共模噪聲和差模噪聲都有效的濾波器電路。其中，L1、L2、C1為抑制差模噪聲回路，L3、C2、C3構(gòu)成抑制共模噪聲回路。L1、L2的鐵心應(yīng)選擇不易磁飽和的材料及M-F特性優(yōu)良的鐵心材料。C1使用陶瓷電容或聚酯薄膜電容，應(yīng)有足夠的耐壓值，其容量一般取0.22?F-0.47?F。L3為共模電感，對(duì)共模噪聲具有較高的阻抗、較好的抑制效果。EMI濾波器選用與安裝

開關(guān)電源EMI濾波器中的4只電容器用了兩種不同的下標(biāo)“x”和“y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的安全等級(jí)。無論是選用還是設(shè)計(jì)EMI濾波器，都要認(rèn)真的考慮Cx和Cy的安全等級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，Cx電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電壓外，還會(huì)疊加L和N之間存在的EMI信號(hào)峰值電壓。因此，要根據(jù)EMI濾波器的應(yīng)用場合和可能存在的EMI信號(hào)峰值，正確選用適合安全等級(jí)的Cx電容器。Cy電容器是接在電源供電線L、N與金屬外殼（E）之間的，對(duì)于220V、50Hz電源，它除符合250V峰值電壓的耐壓要求外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全裕量，以避免可能出現(xiàn)的擊穿短路現(xiàn)象。

EMI濾波器是具有互異性的，即把負(fù)載接在電源端還是負(fù)載端均可。在實(shí)際應(yīng)用中，為達(dá)到有效抑制EMI信號(hào)的目的，必須根據(jù)濾波器兩端將要連接的EMI信號(hào)源阻抗和負(fù)載阻抗來選擇該濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。當(dāng)EMI濾波器兩端阻抗都處于失配狀態(tài)時(shí)，即圖4中Zs≠Zin、ZL≠Zout時(shí)，EMI信號(hào)會(huì)在其輸入和輸出端產(chǎn)生反射，增加對(duì)EMI信號(hào)的衰減。其信號(hào)的衰減A與反射Γ的關(guān)系為：A=–10Lg(1-|Γ|2)。

在使用開關(guān)電源濾波器時(shí)，要注意濾波器在額定電流下的電源頻率。在安裝濾波器時(shí)，要特別注意濾波器的輸入導(dǎo)線與輸出導(dǎo)線的間隔距離，不能把它們捆在一起走線，否則EMI信號(hào)很容易從輸入線上耦合到輸出線上，這將大大降低濾波器的抑制效果。結(jié)語

在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施?！?/p>

第五篇：開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)及解決方法

開關(guān)電源的電磁兼容性技術(shù)及解決方法

⒈引言

電磁兼容是一門新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應(yīng)用的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問題。其研究的熱點(diǎn)內(nèi)容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應(yīng)、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電磁兼容性的測量與試驗(yàn)技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。

電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi)，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0 GHz "400GHz，研究對(duì)象除傳統(tǒng)設(shè)備外，還涉及芯片級(jí)，直到各種艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁兼容問題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。

⒉電磁兼容技術(shù)名詞（1）電磁兼容性

電磁兼容性是指設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

（2）電磁騷擾

電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為：經(jīng)過電源，通過信號(hào)線或控制電纜、場滲透，經(jīng)過天線直接進(jìn)入；通過電纜耦合，從其他設(shè)備來的傳導(dǎo)干擾；電子系統(tǒng)內(nèi)部場耦合；其他設(shè)備的輻射干擾；電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場；寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)；外部環(huán)境場等。

（3）電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號(hào)疊加或組合。

（4）電磁輻射

電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過任何一種設(shè)備機(jī)殼的開口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測量孔、門框、艙蓋、抽屜和面板以及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射，任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。

（5）脈沖

脈沖是指在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。

（6）共模干擾和差模干擾

電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對(duì)大地或電線對(duì)大地之間。共模干擾有時(shí)也稱縱模干擾、不對(duì)稱干擾或接地干擾。這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因?yàn)榫€間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會(huì)向鄰近空間輻射，而差模則不會(huì)，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨(dú)環(huán)繞每根導(dǎo)線，得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值，然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線（其中一根是地線），探測其感應(yīng)情況。如感應(yīng)值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。

（7）抗擾度電平和敏感性電平抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾電平。也就是說，超過此電平時(shí)該裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對(duì)某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。

（8）抗擾度裕量

抗擾度裕量是指裝備、設(shè)備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。

⒊開關(guān)電源的電磁兼容性

開關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開關(guān)工作狀態(tài)下，引起電磁兼容性問題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場耦合、磁場耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗，通過該阻抗使騷擾信號(hào)進(jìn)入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓及騷擾電流的導(dǎo)線或PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生感應(yīng)電場對(duì)受騷擾體產(chǎn)生的場耦合。磁場耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近，產(chǎn)生的低頻磁場對(duì)騷擾對(duì)象產(chǎn)生的耦合。電磁場耦合主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過空間向外輻射，對(duì)相應(yīng)的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。

在開關(guān)電源中，主功率開關(guān)管在很高的電壓下，以高頻開關(guān)方式工作，開關(guān)電壓及開關(guān)電流均接近方波，從頻譜分析知，方波信號(hào)含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時(shí)，由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時(shí)，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開關(guān)二極管，也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過直流輸出線傳出。開關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時(shí)，為了提高電路的效率及可靠性，減少功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是，軟開關(guān)無損吸收電路多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因此，該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。

開關(guān)電源一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L、C濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)差模及共模騷擾信號(hào)的濾波。由于電感線圈的分布電容，導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻騷擾信號(hào)穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號(hào)頻率的上升，引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降，甚至導(dǎo)致電容器參數(shù)改變，也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個(gè)原因。

⒋電磁兼容性的解決方法

從電磁兼容的三要素講，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性問題，可從三個(gè)方面入手：第一，減小騷擾源產(chǎn)生的騷擾信號(hào)；第二，切斷騷擾信號(hào)的傳播途徑；第三，增強(qiáng)受騷擾體的抗騷擾能力。在解決開關(guān)電源內(nèi)部的兼容性時(shí)，可以綜合利用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。因而，開關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外騷擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)騷擾、電磁場輻射騷擾等只能用減小騷擾源的方法來解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入/輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善APFC電路的性能，減小開關(guān)管及整流、續(xù)流二極管的電壓、電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降?；另一方面，加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對(duì)外部的抗騷擾能力（如浪涌、雷擊）應(yīng)優(yōu)化交流電輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對(duì)1.2/50μs開路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，通常采用氧化鋅壓敏電阻與氣體方電管等的組合方法來解決。對(duì)于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號(hào)電路中，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護(hù)、加大小信號(hào)電路與機(jī)殼等的電距離來解決或選用具有抗靜電騷擾的器件。快速瞬變信號(hào)含有很寬的頻譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用與防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號(hào)濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開關(guān)電源的內(nèi)部騷擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：①注意數(shù)字電路與模塊電路PCB布線的正確分區(qū)；②數(shù)字電路與模擬電路電源的去耦；③數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻騷擾，減小地環(huán)地影響，布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_，減小輸出整流回路及續(xù)流二極管回路與支流濾波電路所包圍的面積，減小變壓器的漏電、濾波電感的分布電容，運(yùn)用諧振頻率高的濾波電容器等。

⒌ 濾波器結(jié)構(gòu)

濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害，也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可以抑制傳輸線上的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)對(duì)傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán)，能夠改善電路的濾波特性。進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇合適的濾波器，并正確的安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。在交流電輸入端加裝的電源濾波器電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100 mH-700mH，Cd取1μF-10μF。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。

所有電源濾波器都必須接地（廠家特別說明允許不接地的除外），因?yàn)闉V波器的共模旁路電容必須在接地時(shí)才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導(dǎo)線將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。

濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離，避免干擾信號(hào)從輸入端直接耦合到輸出端。

如在電源輸出端加輸出濾波器、加裝高頻電容、加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，則可以抑制差模噪聲。如果把多個(gè)電容并聯(lián)，則效果會(huì)更好。幾種濾波器的構(gòu)成如圖2所示。在圖2（a）中，阻抗Z=1/（ωC1），高頻區(qū)域用陶瓷電容、聚酯薄膜電容并聯(lián)，其濾波效果更好。圖2（b）中，噪聲能通過電容旁路到地線上，這種濾波器連接時(shí)應(yīng)使接地阻抗盡量小。圖2（c）中，C1、C2對(duì)不對(duì)稱噪聲有良好的濾波效果，C3對(duì)對(duì)稱噪聲有良好的濾波效果，連接時(shí)應(yīng)使電容器的引線及接地線盡量短。圖2（d）為常用的噪聲濾波電路，L1、L2對(duì)噪聲呈現(xiàn)高阻抗，而C1則對(duì)噪聲呈現(xiàn)低阻抗。當(dāng)L1、L2采用共模電感結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)對(duì)稱和非對(duì)稱噪聲都有較好的濾波效果。圖2（e）適用于共模噪聲進(jìn)行濾波，應(yīng)注意的是其接地阻抗同樣應(yīng)盡量小。

圖3是對(duì)共模噪聲和差模噪聲都有效的濾波器電路。其中，L1、L2、C1為抑制差模噪聲回路，L3、C2、C3構(gòu)成抑制共模噪聲回路。L1、L2的鐵心應(yīng)選擇不易磁飽和的材料及M-F特性優(yōu)良的鐵心材料。C1使用陶瓷電容或聚酯薄膜電容，應(yīng)有足夠的耐壓值，其容量一般取0.22μF-0.47μF。L3為共模電感，對(duì)共模噪聲具有較高的阻抗、較好的抑制效果。

⒍ EMI濾波器選用與安裝

開關(guān)電源EMI濾波器中的4只電容器用了兩種不同的下標(biāo)“x”和“y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的安全等級(jí)。無論是選用還是設(shè)計(jì)EMI濾波器，都要認(rèn)真的考慮Cx和Cy的安全等級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，Cx電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電壓外，還會(huì)疊加L和N之間存在的EMI信號(hào)峰值電壓。因此，要根據(jù)EMI濾波器的應(yīng)用場合和可能存在的EMI信號(hào)峰值，正確選用適合安全等級(jí)的Cx電容器。Cy電容器是接在電源供電線L、N與金屬外殼（E）之間的，對(duì)于220V、50Hz電源，它除符合250V峰值電壓的耐壓要求外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全裕量，以避免可能出現(xiàn)的擊穿短路現(xiàn)象。

EMI濾波器是具有互異性的，即把負(fù)載接在電源端還是負(fù)載端均可。在實(shí)際應(yīng)用中，為達(dá)到有效抑制EMI信號(hào)的目的，必須根據(jù)濾波器兩端將要連接的EMI信號(hào)源阻抗和負(fù)載阻抗來選擇該濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。當(dāng)EMI濾波器兩端阻抗都處于失配狀態(tài)時(shí)，即圖4中Zs≠Zin、ZL≠Zout時(shí)，EMI信號(hào)會(huì)在其輸入和輸出端產(chǎn)生反射，增加對(duì)EMI信號(hào)的衰減。其信號(hào)的衰減A與反射Γ的關(guān)系為：A=–10Lg(1-|Γ|2)。

在使用開關(guān)電源濾波器時(shí)，要注意濾波器在額定電流下的電源頻率。在安裝濾波器時(shí)，要特別注意濾波器的輸入導(dǎo)線與輸出導(dǎo)線的間隔距離，不能把它們捆在一起走線，否則EMI信號(hào)很容易從輸入線上耦合到輸出線上，這將大大降低濾波器的抑制效果。

⒎結(jié)語

在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。

《新型智能開關(guān)電源技術(shù)》是我電氣專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課。這個(gè)課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的經(jīng)濟(jì)素質(zhì)，將學(xué)生培養(yǎng)成為高素質(zhì)全面發(fā)展的人才。通過半個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，我對(duì)電氣工程這個(gè)專業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)，對(duì)國際電磁兼容的通用標(biāo)準(zhǔn)也有了很多的認(rèn)識(shí)。這門課不僅僅是開啟我對(duì)電氣這個(gè)專業(yè)深一步的認(rèn)識(shí)，而且也激發(fā)了對(duì)未知的領(lǐng)域的探索熱情。雖然它作為一門選修課，但同樣它擁有著和必修課一樣的專業(yè)效果。如果將這門技術(shù)學(xué)到深處的話，還需要好多的努力。