电磁干扰及电磁相容导论课件2

电磁干扰及电磁相容导论什么是电磁干扰定义电磁干扰是指任何不希望出现的电磁能量，它会影响电子设备的正常工作。来源电磁干扰的来源可以是自然现象，例如雷电，也可以是人为因素，例如电子设备。影响电磁干扰会导致电子设备出现故障，例如信号失真、数据丢失、甚至设备损坏。电磁干扰的产生原因电路板设计不当的电路板设计，例如元件布局、走线、屏蔽等，会导致电磁干扰的产生。电气设备工作电气设备工作时产生的电磁辐射和电磁感应会干扰周围的电子设备。自然现象雷电、静电放电等自然现象也会产生强烈的电磁干扰。电磁干扰的传播模式1传导通过导线传播2辐射通过空间传播电磁干扰的危害1系统误动作电磁干扰会导致电子设备误动作，甚至完全失效。例如，飞机上的导航系统受到干扰，可能会导致飞行事故。2数据丢失电磁干扰可能会导致数据丢失或损坏，例如，计算机硬盘受到干扰，可能会导致数据丢失或损坏。3安全隐患电磁干扰可能会导致安全隐患，例如，医疗设备受到干扰，可能会导致患者受伤或死亡。电磁相容的概念电磁相容性(EMC)是指电子设备或系统在电磁环境中能够正常工作，且不会对该环境产生有害电磁干扰的能力。EMC是一个平衡问题，要求设备既能抵抗外部电磁干扰，又能控制自身发射的电磁干扰，以确保自身正常工作和不影响其他设备。电磁相容的重要性保障电子设备正常工作防止电磁干扰导致设备故障、数据丢失或性能下降，保证系统稳定性和可靠性。提高系统安全性和可靠性防止电磁干扰导致设备误操作、安全隐患或系统崩溃，确保人身安全和财产安全。提升产品竞争力符合电磁相容标准，提高产品质量和信誉，增强市场竞争力。电磁相容标准简介IEC标准国际电工委员会(IEC)制定了许多电磁相容标准，涵盖了各种设备和应用。CISPR标准国际无线电干扰特别委员会(CISPR)标准侧重于无线电干扰的限制，确保设备不会干扰无线电通信。FCC标准美国联邦通信委员会(FCC)标准在美国应用，制定了设备的电磁辐射限制，以保护无线电频谱。电磁干扰来源分类自然干扰自然干扰源包括雷电、太阳耀斑、宇宙射线等。人为干扰人为干扰源包括工业设备、家用电器、通信设备、交通工具等产生的电磁辐射。内部干扰内部干扰源包括电子设备内部的电路元件产生的电磁干扰，例如开关电源、高频电路等。外部干扰外部干扰源包括来自外部环境的电磁干扰，例如雷电、高压线、无线电发射台等。导体和辐射性电磁干扰导体干扰通过导线或电路板上的信号线传播的干扰。导体干扰通常表现为电压波动或电流噪声。辐射干扰通过电磁波传播的干扰。辐射干扰通常表现为无线电信号的干扰或设备的误操作。各种电子设备的干扰特性计算机计算机和网络设备可能会产生和受到电磁干扰，例如无线网络信号干扰。移动设备智能手机、平板电脑等移动设备在使用中会产生电磁辐射，可能干扰其他设备。医疗设备医疗设备对电磁干扰十分敏感，可能影响诊断和治疗效果。工业设备工业设备工作环境复杂，容易受到电磁干扰，影响生产效率和安全。接地对电磁相容的作用1降低干扰电压接地可以为电磁干扰提供低阻抗路径，从而降低设备上的干扰电压。2防止电气冲击接地可以防止意外的电气冲击，保护设备和人员的安全。3屏蔽干扰信号接地可以为设备提供屏蔽，有效地阻挡外部电磁干扰信号。电源设计对电磁相容的影响电源噪声抑制电源设计要有效抑制开关电源产生的噪声，防止干扰其他电路。接地设计电源接地方式对电磁相容性至关重要，确保电源的良好接地，防止干扰信号通过接地路径传播。电源线屏蔽电源线屏蔽可以有效降低电源线辐射的电磁干扰，保护敏感电路不受干扰。电缆布线对电磁相容的影响屏蔽电缆屏蔽电缆可减少电磁干扰，提高信号完整性。双绞线双绞线通过扭转线对来抵消电磁干扰。电缆捆绑适当的电缆捆绑可减少电磁干扰，提高信号完整性。电子设备屏蔽技术电子设备屏蔽技术是指通过在设备周围建立一个屏障，阻止电磁波的辐射和传播，从而降低设备对周围环境的电磁干扰，并提高设备自身的抗干扰能力。屏蔽技术通常采用金属材料或其他导电材料，如金属网、金属板或导电涂层。屏蔽的效果与材料的特性、屏蔽结构和频率等因素有关。电磁环境的评估与测量环境电磁场强度测量评估设备周围的电磁场强度，确定是否符合相关标准和安全要求。电磁干扰源识别识别潜在的电磁干扰源，例如高频设备、电线和无线电发射器。电磁兼容性测试进行各种测试，例如辐射测试、传导测试和抗干扰测试，以验证设备的电磁兼容性能。阻抗匹配对电磁相容的作用信号传输阻抗匹配可以有效减少信号反射，提高信号传输效率，从而降低电磁干扰。功率传输阻抗匹配可以最大程度地将能量从源端传递到负载端，减少能量损失，提高系统效率，减少电磁干扰。电磁屏蔽阻抗匹配可以减少电磁波在传输路径上的反射，提高屏蔽效果，降低电磁干扰。滤波技术在电磁相容中的应用1抑制干扰信号滤波器可以有效地阻挡来自外部的干扰信号，保护敏感的电子设备不受影响。2改善信号质量滤波器可以去除信号中的噪声和杂波，提高信号的清晰度和稳定性。3提高系统可靠性滤波器可以减少电磁干扰带来的系统故障，提高设备的稳定性和可靠性。浪涌保护在电磁相容中的作用保护电子设备浪涌保护器可吸收过电压，防止电子设备因电压突变而损坏，提高设备可靠性和使用寿命。降低干扰浪涌保护器可以抑制来自电源线的电磁干扰，减少对电子设备的负面影响，提高系统稳定性。电磁兼容性设计准则最小化干扰源减少电路板上的噪声发射，使用低噪声器件和滤波器。增强抗干扰能力提高设备对外部干扰的抵抗能力，使用屏蔽技术和接地措施。合理布线设计避免高频信号线和低频信号线相互靠近，合理选择电缆类型。规范化测试流程在产品开发阶段进行EMC测试，及时发现并解决潜在问题。电子设备EMC设计实例以一个手机为例，在设计阶段需要考虑以下EMC设计要点：电源部分的滤波设计，防止电源线上的干扰信号进入设备内部信号线和电源线的走线规划，避免形成天线，减少辐射干扰关键电路的屏蔽设计，防止外部电磁场对电路的影响设备外壳的设计，确保其具有良好的电磁屏蔽效果工业环境下的电磁相容问题高功率设备工业环境中存在大量的电机、变压器等高功率设备，它们会产生强烈的电磁干扰。复杂环境工业环境往往比较复杂，存在大量的金属结构、管道、电缆等，它们会反射和散射电磁波，加剧电磁干扰。严苛条件工业环境的温度、湿度、振动等条件较为恶劣，对电子设备的电磁相容性能提出了更高的要求。医疗设备电磁相容注意事项安全确保医疗设备不会因电磁干扰而导致患者安全风险。可靠性医疗设备应在各种电磁环境中保持正常运行，避免干扰影响诊断和治疗效果。兼容性医疗设备应与其他医疗设备和环境中的电磁设备兼容，避免相互干扰。汽车电子电磁相容设计严格的EMC标准汽车电子设备必须满足严格的电磁兼容性标准，确保其正常工作并不会对其他电子设备造成干扰。复杂电磁环境汽车内部存在着各种各样的电子设备，这些设备之间相互作用，会产生复杂的电磁环境。EMC设计挑战汽车电子设备的EMC设计需要考虑各种因素，包括电磁干扰源、干扰路径、敏感电路等。航天航空领域电磁相容特点严苛环境极端温度、高真空、强辐射等恶劣环境对电子设备的电磁兼容性提出了极高的要求。复杂系统航天器内部包含众多电子系统，相互之间以及与外部环境之间的电磁干扰问题突出。高可靠性航天器电磁兼容性故障可能导致任务失败，因此需要保证其电磁兼容性的高度可靠性。军事设备电磁相容性能要求1高可靠性军事设备需要在恶劣的环境下持续工作，因此电磁相容性至关重要，确保设备在干扰环境下稳定运行。2抗干扰能力军事设备经常暴露在各种电磁干扰源中，包括敌方电子战攻击，因此需要强大的抗干扰能力。3隐蔽性军事设备的电磁辐射水平必须保持在低限度，以避免被敌方探测到，确保战场上的隐蔽性和安全性。4安全性军事设备的电磁相容性设计必须保证设备的安全性，防止电磁干扰导致设备故障或造成人员伤害。电磁相容性能测试方法1发射测试评估设备产生的电磁干扰水平。2抗扰度测试评估设备抵抗外部电磁干扰的能力。3免疫测试评估设备在各种电磁环境下的正常运行能力。电磁相容性能检测与认证测试方法根据相关标准进行测试，例如辐射发射测试、传导发射测试、抗扰度测试等。认证机构通过合格的认证机构进行认证，例如中国国家认证认可监督管理委员会(CNCA)和国际电工委员会(IEC)等。认证