EMC电磁兼容基本介绍(一)

1、电磁兼容（EMC）基本介绍,2008,电磁兼容-目录,EMC技术概论 EMC测试项目与相关标准 EMC相关基础理论 EMC整改常用元件选择与应用 EMC干扰抑制对策 结束,一、 EMC技术概论,1.EMC重要性 2.EMC基本概念 3.EMC测试标准 4.EMC认证介绍,1.EMC重要性,进军各个市场的必要条件 目前很多国家和区域联盟都要求进入其市场的产品必须符合相应的EMC标准，并通过相应的认证。 例如： 美国FCC认证日本VCCI认证 欧盟CE认证中国大陆3C认证,1.EMC重要性,进军各个市场的必要条件 有关指令要求加贴CE标志的工业产品，没有CE标志的，不得上市销售，已加贴CE标志进入

2、市场的产品，发现不符合EMC要求的，要责令从市场收回，持续违反指令有关 CE标志规定的，将被巨额罚款或永久禁止进入欧盟市场。,1.EMC重要性,产品入网认证要求 目前虽然很多产品没有强制认证要求，但是在市场招标或者是进行入网测试时同样会有相关的 电磁兼容指标强制要求。 例如： 军用产品进入部队进行装备时候需要通过军标：GJB 151A-97； 铁路设备进行入网测试电磁兼容标准要求：TB/T 3073-2003,1.EMC重要性,产品内部电路兼容问题 汽车电子处于一个充满噪声的工作环境：环境温度范围为40度到125度；振动和冲击经常发生；有很多噪声源，如刮水器电动机、燃油泵、火花点火线圈、空调起

3、动器、交流发电机线缆连接的间歇切断，以及某些无线电子设备，如手机和寻呼机等，因此汽车电子必须具有优秀的电磁兼容(EMC)性能。,1.EMC重要性,产品内部电路兼容问题 一轿车，在氧传感器附近自行加装一高音喇叭，电源线取自点火开关。事后不久，发现发动机不时出现报警现象，提取故障码为13（氧传感器），测量氧传感器的输出电压，其值在0.10.3V间 不断变化，说明氧传感器正常，但当安喇叭时，氧传感器输出信号就发生混乱，发动机运转也瞬时失常。将喇叭拆除后，故障排除。,1.EMC重要性,市场应用抗干扰问题 1992年，医务工作者在将一心脏病人送往医院途中，救护车上的 监视器始终对她进行观察。但当医务人员

4、一打开无线通话机请求帮助时，心机就会关闭，结果这位病人死了。分析表明：因为救护车顶已由金属材料改为玻璃钢，使监视器暴露在高场内，同时车内又安装有远程无线天线。因此证明：汽车屏蔽效能的降低与强辐射信号的结合对此设备干扰极大。,1.EMC重要性,市场应用抗干扰问题 高频保护是以输电线载波通道作为通信通道的线路纵联保护。当前随着电网容量的增大、系统电压的升高，各类电磁干扰现象比较严重。由于输电线路是高频通道的一部分，所以高压系统的断路器操作、短路故障和遭受雷击等引起的电压，就可能对高频收发讯机产生干扰，导致高频保护误动作。,1.EMC重要性,市场应用抗干扰问题 雷击的危害,2.EMC基本概念,什么是

5、电磁兼容(EMC) ? 术语： EMC = Electromagnetic Compatibility (电磁兼容) 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 1）电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference）:由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统的性能降级。 电磁骚扰：Electromagnetic Disturbance 电磁发射：Electromagnetic Emission,2.EMC基本概念,术语： 2）电磁灵敏度：(EMS，Electromagnetic Susceptibility) )在存在电磁骚扰的

6、情况下，装置、设备或系统不能避免性能降级的特性。 3）电磁抗扰度：(Electromagnetic Immunity)在存在电磁骚扰的情况下，装置或系统正常工作，不出现性能降级的能力。 4）电磁环境 : (electromagnetic environment)存在于给定场所的所有电磁现象的总和。,2.EMC基本概念,术语： 5)（骚扰源的）发射电平： emission level（of a disturbance source）用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。 6)（性能）降低：degradation（of Performance） 装置、设备或系统的工作性

7、能与正常性能的非期望偏离。 7)电磁噪声：Electromagnetic Noise一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。 注：噪声与信号的区别，主要在于是否携带信息,2.EMC基本概念,术语： 8)电磁辐射：Electromagnetic Radiation a.能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。 b.能量以电磁波形式在空间传播。 9)抗扰度试验电平：Immunity Test Level进行抗扰度试验时，用来模拟电磁骚扰试验信号的电平。,2.EMC基本概念,术语： 10) (电磁波的)场强：Field Strength (of electromagnetic w

8、ave)为通用术语， 常用于表示场矢量的幅值， 一般用伏每米表示（V/M） 也可表示磁场矢量的幅值，用安每米表示（A/M） 11)电场强度：Electric field Strength A、对于无线电波的传播，定义为：电场矢量的幅值 B、对交流电源线的工频电场强度的定义为：对于空间某点，位于该点的正电荷所受的力对该电荷电量的比值(当该电量趋近于零时)的极限。,2.EMC基本概念,术语： 12）磁场强度：Magnetic Field Strength A、对于无线电波传播，定义为：磁场矢量的幅值。 B、由电流产生的磁场强度反应了电流在空间某点产生的力。其定义为：邻近一个流有电流电路的某点，在该

9、点处的磁力在该点处的磁力(电路的每个非常小长度(长度元)的电流(电流元)都在该点产生一个非常小的磁力)是电路中所有电流元作用的矢量和。,2.EMC基本概念,术语： 13）峰值检波器Peak Detector 输出电压为所施加信号峰值的检波器。 14）均方根值检波器Root-mean-square Detector 输出电压为所施加信号均方根值的检波器。 15）静电放电 ESD Electrstatic Discharge 具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。,2.EMC基本概念,总结： EMC = EMI(电磁干扰） + EMS（电磁敏感度） EMC : Electroma

10、gnetic Compatibility EMI: Electromagnetic Interference EMS：Electromagnetic Susceptibility,2.EMC基本概念,EMC常见现象 1.电源快速瞬变干扰 2.雷击干扰 3.ESD干扰 4.无线电射频干扰 5.电压跌落与中断等,2.EMC基本概念,EMC常见现象,2.EMC基本概念,无线电频谱说明,2.EMC基本概念,常见EMC测试项目 ESD：Electrostatic discharge 静电放电抗扰度试验IEC 61000-4-2 RS: Radiated susceptibility 射频电磁场辐射抗扰度

11、试验 IEC 61000-4-3 EFT/B: Electrical fast transient burst 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 IEC 61000-4-4 SURGE:浪涌（冲击）抗扰度试验 IEC 61000-4-5 CS: Conducted susceptibility 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 IEC 61000-4-6,2.EMC基本概念,常见EMC测试项目 PMS: Power-frequency magnetic susceptibility - IEC 61000-4-8 工频磁场抗扰度 DIP/interruptions- IEC 61000-4-11 电压

12、暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验 Power lines induction- ITU-T K.20 电力线感应试验 Power lines contact-ITU-T K.20 电力线接触试验,2.EMC基本概念,常见EMC测试项目 RE: Radiated emission 辐射发射试验 CE：Conducted emission传导发射试验 Harmonics: -IEC 61000-3-2 谐波电流发射限制 Flicker:-IEC 61000-3-3 对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制,2.EMC基本概念,EMC三要素 干扰源造成敏感设备不能够正

13、常工作的干扰耦合途径一般分为以下两种： 第一：空间干扰耦合 第二：传导干扰耦合,干扰源,敏感设备,耦合途径,2.EMC基本概念,EMC三要素 无论在任何条件下，只要di/dt0时，都会产生电磁噪声。虽然电磁骚扰不仅仅包括电磁噪声，但电磁噪声占据了电磁骚扰的主要部分,2.EMC基本概念,EMC三要素：,抑制措施：,EMC平定指标：,CS传导敏感度（传导抗扰度）,CE传导发射（传导骚扰）,RS辐射敏感度（辐射抗扰度),RE辐射发射（辐射骚扰度）,2.EMC基本概念,3.EMC测试标准,EMC标准类别,电磁兼容标准,基础标准,通用标准,产品标准,专用产品标准,IEC61000-4-2,EN61000

14、-6-4,EN55022/EN55024,CISPR13/CISPR20,GB19483-2004 无绳电话的电磁兼容性要求及测量方法,被引用到,被引用到,被引用到,3.EMC测试标准,EMC标准类别 基础标准：基础标准不涉及具体的产品，仅就现象、环境、试验方法、试验仪器和基本试验配置等给出定义及详细描述。 通用标准：通用标准给通用环境中的所有产品提出一系列最低的电磁兼容性要求。 产品标准：这是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。它包含产品的电磁骚扰发射和产品的抗扰度要求的两方面内容 专用产品标准：专用产品标准通常不单独形成电磁兼容标准，而以专门条款包含在产品的通用技术条件中,3.

15、EMC测试标准,EMC标准体系,3.EMC测试标准,产品标准分类,4.EMC认证介绍,CE认证 欧盟（European Union EU）过去称为欧共体(The European Communities-EC)。包括：德国、法国、意大利、荷兰、比利时、卢森堡、英国、丹麦、爱尔兰、希腊、西班牙、葡萄牙以及1995年1月1日加入的奥地利、芬兰、瑞典等15个国家。下面提到的CE标记也适用于欧洲自由贸易联盟(EFTA)国家，包括：列支敦士登、挪威、冰岛。共18个国家，涉及3亿6千多万人口。,欧盟CE标记,4.EMC认证介绍,CE认证 CE是欧盟许多国家语种中的“欧共体”这一词组的所写，原来用英语词组E

16、UROPEAN COMMUNITY缩写EC，因欧盟在法文是COMMUNATE EUROPEIA，所以称为CE认证。 a.强制认证 b.EMC+LVD(根据产品不同，需要满足的指令不同) c.没有工厂审查 d.证书没有有效期 e.可以以自我宣称的形式认证,4.EMC认证介绍,CE认证 CE认证的要求是以指令（Directive)的形式发布要求。 以下是常用CE指令： 1.EMC DIRECTIVE: 89/336/EEC (2004/108/EC) 2.LVD (Low Voltage Directive) DIRECTIVE: 73/23/EEC 3.R汽车行业标准为ISO11452-2。 实

17、验目的：检验设备是否会受到空间干扰的影响,3、 EMS测试项目,2)试验等级 在国标GB/T17626.3中规定适用的频率范围为80MHz1000MHz； ISO11452-2中适用的频率范围为80MHz18GHz。,参见ISO 11452-2,3、 EMS测试项目,试验电压波形: 用1kHz的正弦波对未调制信号进行80的幅度调制。调制后电压峰值为V mod=(1+M) V unmod是未调制信号电压的1.8倍。 见下图：,3、 EMS测试项目,参见IEC61000-4-3,3、 EMS测试项目,3）天线的选择 9150kHz范围内主要有磁场分量造成电磁骚扰，因此选择带电屏蔽的环形天线。 15

18、0kHz30MHz范围内既有磁场也有电场。磁场天线选择电屏蔽的环形天线。电场天线选择鞭状天线。 30300MHz范围内主要由电场分量造成电磁骚扰。因此选择平衡偶极子天线或宽带双锥天线。 3001000MHz范围主要选择对数周期天线、对数螺旋天线、喇叭天线等宽带天线。 1GHz以上主要选择喇叭天线等方向性天线。,3、 EMS测试项目,对数周期天线,宽频喇叭天线,GB/T17626.3规定： 对数周期天线频率范围为80MHz1000MHz 双锥天线为20MHz300MHz,3、 EMS测试项目,偶极子天线,双锥形天线,环形天线,3、 EMS测试项目,4）试验程序 运用校验场时获得的数据产生试验场。

19、 使受试设备的一面与均匀场平面重合。 用1kHz的正弦波对信号进行80的幅度调制后，在801000MHz频率范围内进行扫描测量。扫描步长不超过前一个频率的1。 每个频率点上的驻留时间不应短于受试设备操作和反应所需的时间。 改变天线极化方式重新开始试验。 受试设备的每个侧面均要进行垂直极化和水平极化试验。,3、 EMS测试项目,5）试验配置,3、 EMS测试项目,参ISO11452-2 Example test set-up Biconical antenna,3、 EMS测试项目,6)案例（倒车RS试验）,3080MHz,801000MHz,3、 EMS测试项目,10003000MHz,3、

20、EMS测试项目,性能判据,其中CW: Unmodulated sine wave ; AM: Sine wave amplitude modulation; PM: Sine wave Pulse modulation,3、 EMS测试项目,测试仪器,3、 EMS测试项目,射频场感应传导干扰抗扰度（CS/CI） 1)试验来源 射频场感应传导干扰抗扰度试验国标为 GB/T17626.6 (等同于IEC61000-4-6)。 通常情况下，被干扰设备的尺寸要比频率较低的干扰波（如80MHz以下频率）的波长小很多，相形之下，设备引线（包括电源线及其架空线的延伸、通信线和接口电缆线等）的长度则可能达到干

21、扰波的几个波长（或更长）。这样设备引线就变成被动天线，接受射频场的感应，变为传导干扰侵入设备内部，最终以射频电压和电流形成近场电磁场影响设备的工作。 实验目的：检验设备是否能抵抗沿设备引线入侵的外界干扰。,3、 EMS测试项目,2）试验等级,3、 EMS测试项目,3）试验电压波形 传导抗扰度的频率范围是150kHz80MHz（对于小于/4的小尺寸设备可以扩展到230MHz。用1kHz的正弦波对未调制信号进行80的幅度调制。调制后电压峰值为V mod=(1+M) V unmod是未调制信号电压的1.8倍。,3、 EMS测试项目,4）试验设备 A.耦合/去耦网络（CDNcoupling and d

22、ecoupling networks),3、 EMS测试项目,被耦合电缆不同，所选用的耦合/去耦网络也不同 直接注入网络:信号源（内阻50欧）经一个100欧电阻（它与信号源内阻一起形成150欧的共模电阻）直接注入同轴电缆屏蔽层的简单网络。 适合于非屏蔽电缆试验的耦合/去耦网络:作用是将干扰信号以一个确定的共模阻抗耦合到各条非屏蔽电缆去。通常对所有电源线都推荐使用耦合/去耦网络，但对于大功率的（如电流大于等于16A）和复杂的供电线路（多相或多种电压供电的线路）可考虑选用其他注入方式。,3、 EMS测试项目,直接注入,3、 EMS测试项目,CDN注入,3、 EMS测试项目,B.电磁耦合夹（EM-c

23、lamp) 电流夹（Current clamp),EM-clamp,Current clamp,3、 EMS测试项目,5）试验配置,Immunity test to RF conducted disturbances (见IEC61000-4-6),3、 EMS测试项目,用注入钳试验的配置图,3、 EMS测试项目,耦合方式: 注入电源线 注入屏蔽电缆或同轴电缆 注入非屏蔽非平衡电缆 注入非屏蔽平衡电缆 注入屏蔽平衡通信电缆 电磁钳/电流钳注入方式,3、 EMS测试项目,电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT-Electrical fast transient) 1)试验来源 电感性负载（如继电器、接触

24、器等）在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，会在断开点处产生暂态骚扰。这种暂态骚扰以脉冲群的形式出现。 如果电感性负载多次重复开关则脉冲群就以相应的时间间隔多次重复出现。 这种暂态骚扰能量较小但频谱很宽，所以仍会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。,3、 EMS测试项目,受试设备（EUT）的试验部分主要包括设备的供电电源端口、保护接地（PE）、信号和控制端口。 参考标准：国标GB/T17626.4（等同于国际标准IEC61000-4-4）。 试验目的：检验设备是否能抵抗临近电感性负载断开时产生的干扰,3、 EMS测试项目,2）试验等级,参IEC61000-4-4,3、 EMS测

25、试项目,3)试验设备,3、 EMS测试项目,用于交流/直流电源端口/端子的耦合/去耦网络,3、 EMS测试项目,容性耦合夹的结构,3、 EMS测试项目,实物照片,电快速瞬变脉冲群发生器和CDN耦合网络,耦合夹,3、 EMS测试项目,4）试验电压波形,脉冲群发生器的基本技术指标： 脉冲上升时间（10至90）：5ns30%(50欧时测） 脉冲持续时间（前沿50%至后沿50%）： 50ns30%(50欧时测）,3、 EMS测试项目,脉冲重复频率：5kHz或2.5kHz 脉冲群持续时间：15ms 脉冲群重复周期：300ms,3、 EMS测试项目,5）试验配置,用于实验室试验的试验电压直接耦合到交流/直

26、流电源端口/端子的试验配置示例,3、 EMS测试项目,用于实验室试验的利用容性耦合夹进行试验的试验配置示例,3、 EMS测试项目,冲击（雷击浪涌）抗扰度 1)试验来源 雷电电磁场、大功率负载开关动作或电力系统故障会在输电线或通讯线上感应出很高的电压。 浪涌频率较低，能通过输电线或通讯线传送到很远的设备，干扰设备的正常工作甚至对设备造成损坏。 参考标准:国标GB/T17626.5( 等同于国际标准IEC61000-4-5)。 试验目的：检验设备在雷电环境中能否正常工作。,3、 EMS测试项目,A.雷电知识 雷电是一种极为宏伟壮观的自然现象.在雷电的形成过程中,某些云团带有正电荷,另一些云团带有负

27、电荷,它们对大地的静电感应使地面产生异性电荷.当这些云团电荷积聚到一定程度时,不同电荷的云团之间或云团与大地之间的电场强度就可击穿空气(一般为25-35kv/cm)开始游离放电，我们称这种游离放电为”先导放电”。 放电过程中由于大量异性电荷的剧烈中和，会出现很大的电流（一般为几十KA到几百KA），随之发生强烈的放电闪光，这就是闪电；强大的电流把闪电通道内的空气急剧加热到一万度以上，使空气骤然膨胀而发出巨大响声，这就是雷，这就形成了雷电 。,3、 EMS测试项目,常见的雷电形式有： 片状雷、线状雷（带状雷）和球状雷电等。 雷电造成危害的形式主要有： 直击雷：是云层与地面凸出物之间放电形成的。 球

28、形雷：是一种球形，发红光或极亮白光的火球。能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。 雷电感应：雷电感应分为静电感应和电磁感应两种 。 雷电侵入波：是由于雷击在架空线路上或空中金属管道上，产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。,3、 EMS测试项目,B.防雷接地,供电网中的保护接地,3、 EMS测试项目,独立避雷针,3、 EMS测试项目,接地装置的埋设,钢接地体最小尺寸表,3、 EMS测试项目,地线埋设示意图,3、 EMS测试项目,2）试验等级,3、 EMS测试项目,试验等级根据安装环境情况选择：,3、 EMS测试项目,3)试验设备 综合波信号发生器:用于电源线路上试验的浪涌发生器又称“综

29、合波信号发生器”，这是指在一个发生器里可提供两个波形：发生器输出开路的时候提供电压波；发生器输出短路的时候提供电流波。由于将两个波形（综合）在一个发生器里发生，所以称为“综合波发生器”。 综合波信号发生器：至少能输出4kV、1.2/50s（开路电压）和2kA、8/20s（短路电流）。用于通信线路试验的10/700s信号发生器（CCITT）应至少能输出4kV、10/700s开路电压、100A的短路电流。,3、 EMS测试项目,Figure1-Simplified circuit diagram of the combination wave generator(见IEC61000-4-5）,3、

30、 EMS测试项目,组合波信号发生器参数,3、 EMS测试项目,4）试验波形,见GB/T17626.5,电压波前时间为1.2us30%；半峰值时间（脉冲持续时间）： 500us20%,3、 EMS测试项目,见GB/T17626.5,电流波前时间为8us20%；半峰值时间（脉冲持续时间）： 20us20%,3、 EMS测试项目,5）试验配置,Example of test set-up for capacitive coupling on a.c. lines(3 phases); line L3 to L1 coupling,3、 EMS测试项目,Example of test set-up f

31、or capacitive coupling on a.c. lines(3 phases); line L3 to earth coupling; generator output earthed,3、 EMS测试项目,BCI抗扰度(汽车电子） BCI：Bulk current injection大电流注入 试验参考标准：ISO11452-4，标准规定连续窄带电磁场抗扰度。 试验场地：屏蔽室 电源电压：13.50.5V 测试环境温度：235 BCI测试频率范围：1MHz-400MHz RF信号发生器：1-500MHz 电流探头：1-500MHz,3、 EMS测试项目,1)试验等级,见ISO1

32、1452-4,3、 EMS测试项目,频段步长,见ISO11452-4,3、 EMS测试项目,2)汽车电子功能状态分类（FPSC） FPSC：Functional performance status classification 分5类： -Class A: all functions of a device or system perform as designed during and after exposure to a disturbance. -Class B: all functions of a device or system perform as designed duri

33、ng exposure; however, one or more of them may go beyond the specified tolerance. All functions return automatically to within normal limits after exposure is removed. Memory functions shall remain class A.,3、 EMS测试项目,-Class C: one or more functions of a device or system do not perform as designed du

34、ring exposure but return automatically to normal operation after exposure is removed. -Class D: one or more functions of a device or system do not perform as design during exposure and do not return to normal operation until exposure is removed and the device or system is reset by a simple “operator

35、/use” action. -Class E: one or more functions of a device or system do not perform as design during and after exposure and cannot be proper operation without repairing or replacing the device or system.,3、 EMS测试项目,3)试验配置,Upper view,3、 EMS测试项目,Side view,3、 EMS测试项目,注入电流钳位置（距主机连接器）：15010mm,45010mm, 750

36、10mm 测量电流钳位置（距主机连接器）：5010mm 注：在通用GMW3097Jul2006标准中规定:BCI中分差模和共模两种测量方式。130MHz做差模BCI(DBCI)，30400MHz做共模BCI(CBCI)！ DBCI:电源的地线放在注入电流钳外，即地线不被干扰。 CBCI:电源的地线放在注入电流钳内，即地线受干扰。,3、 EMS测试项目,4）案例（通用RES BCI试验）,试验等级（通用GMW3097Jul2006),3、 EMS测试项目,3、 EMS测试项目,测试设备,3、 EMS测试项目,3、 EMS测试项目,-电源线/信号线电瞬态抗干扰(汽车电子） 参考标准：ISO7637

37、，它针对道路车辆及其挂车内通过传导和耦合引起的电骚扰，提高汽车电子部件或系统的电磁抗扰度。标准的第2部分介绍沿电源线的电瞬态传导测试；第3部分是信号线、控制线的瞬态试验，标准提供了三种方法：电容耦合钳（CCC）方法、直接电容耦合（DCC）方法和电感耦合钳（ICC）方法。 1）试验条件 环境温度：23 5 时间、电阻和电容参量的容差：10%,3、 EMS测试项目,电压容差：+10%-0%,试验电压,注：UA发电机工作时的试验电压 UB电池供电时的试验电压,3、 EMS测试项目,2)试验配置,注：1示波器或等效设备；2电压探头； 3电源内阻为Ri的试验脉冲发生器；4DUT； 5接地平板；6接地线（

38、试验脉冲3的最大长度 为100 mm）；,7电阻（Rv）用于模拟车辆系统负载的 抛负载试验脉冲5a和5b。Rv典型值介于0.740之间；8二极管桥，用于模拟具有集中抛负载抑制的交流发电机抛负载波形的脉冲5b,沿电源线的瞬态干扰,3、 EMS测试项目,Upper view,I/O线电容耦合钳（CCC）测试方法 适用范围：耦合快速瞬态干扰脉冲，尤其是带线束很多的受试设备。,3、 EMS测试项目,Side view,3、 EMS测试项目,I/O线直接电容耦合（DCC）方法,适用范围：可进行慢速或快速瞬态脉冲测试。,3、 EMS测试项目,I/O线电感耦合钳（ICC）方法,适用范围：耦合慢速瞬态干扰脉冲

39、，尤其是带线束较多的受试设备。一般地线不被耦合干扰。,3、 EMS测试项目,3)试验等级,3、 EMS测试项目,4) 5种典型试验脉冲 脉冲波形#1 物理来源：模拟电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象（例 如电动座椅的马达以及车窗和座椅的加热系统） ，它影响与感性负载 并联的装置。 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲#1原理图 当断开开关1时，感性负载对DUT产生脉冲干扰。,3、 EMS测试项目,脉冲波形#2a 物理来源：模拟由于线束电感的原因，与DUT并联的装置内电流突 然中断引起的瞬态现象 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲波形#2b 物理来源：模拟直流电机充当发电机，点火

40、开关断开时的瞬态现象 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲#2a ，#2b原理图,3、 EMS测试项目,说明： 对脉冲#2a ：由于汽车内连接各种ECU的线束多而且较长，所以线束会表现出感性特性。当与DUT并联的设备突然断开时，由于线束电感的存在，会产生瞬态现象。 对脉冲#2b ：与DUT并联的直流电机正在运行时，突然断开点火开关，因为电机的机械惯性它不能瞬间停下，这时电机充当发电机对DUT产生瞬态干扰。,3、 EMS测试项目,脉冲波形#3a 物理来源：汽车电子系统中各种开关、继电器以及保险丝在开启或者 关闭的过程中，由于电弧所产生的快速脉冲群（3a或者3b中波形 的极性是由于系统连线的分

41、布电感以及电容造成）。 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲波形#3b 物理来源：波形3b多用于电动门窗的驱动单元，喇叭或者是中控门锁系统。 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲#3a ，#3b原理图,3、 EMS测试项目,脉冲波形#4 物理来源：由于接入大的负载(例如打开空调)或者给内燃机启动电机 加电压对系统的电源造成的电压变低，不包括起动时的尖峰电压。 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲#4原理图 当开关闭合给启动电机加电压时，由于电机负载较大会影响系统电源电压的波动。,3、 EMS测试项目,脉冲波形#5a 物理来源：是危害比较大的一种现象，脉冲#5模拟抛负载瞬态现象， 即

42、在发电机给蓄电池充电的过程中蓄电池突然断开（例如保险熔断; 修理过程中人为断开蓄电池）所产生的作用于其他电子设备上的电压 脉冲。 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲波形#5b 物理来源：脉冲波形5b是带有钳位二极管限定最高电压的5a，产 生的原理与5a一样。 波形及其参数,3、 EMS测试项目,脉冲#5原理图,3、 EMS测试项目,5）案例（RES ISO7637试验） 电源线瞬态干扰,3、 EMS测试项目,测试脉冲波形1、2a,3、 EMS测试项目,测试脉冲波形4、5b,3、 EMS测试项目,Overall setup,EUT setup (Pulse 5b),3、 EMS测试项目,I

43、/O线瞬态干扰(CCC),3、 EMS测试项目,测试脉冲3a、3b,3、 EMS测试项目,Overall setup,EUT setup,Q 同,L2=22/I2,称C2的自感.当电在电1中动时，在电2中产生磁通，使电1和2之间存在互感M12:,2、电磁干扰耦合途径,I1产生的B1穿过C2产生的磁通为12,与I1成正比,比值M12=12/I1为互感,将引发感应电压: 可, 感应电压正比于回电的变化、闭合面积A越大,总磁通就越大,引起的感应电压也越大.为减小感应电压,就必须减小闭合回的面积A, 可以将导线紧贴接地平面.,2、电磁干扰耦合途径,磁场（感性）感应,2、电磁干扰耦合途径,减小互感耦合的

44、方法 互感耦合当一个电产生的交变磁场穿过另一个电时，在这个电中会感应出电压。这明前一个电中的能耦合进后一个电。它是由个电之间的互感产生的。耦合电压的值为 VNM dI1/ dt 从公式中可以看出，减小互感耦合的关键是减小互感M。通过以下方法可以减小互感 增加个回之间的距； 减小接收回的面积；,2、电磁干扰耦合途径,减小第一个回产生的磁通密（在电幅变的情况下），如将第一个回的根长导线用双绞线； 调整个回的相对位置、角关系。,例：减小接收回的面积,2、电磁干扰耦合途径,3）电容性耦合：即电感应(容性)耦合 源电上的电压可产生电线,它与敏感电相互作用后，就出现电感应（容性）耦合。感应电压是源电压、频

45、、导体几何形和电阻抗的函。 由于电容实际是由个导体构成的，因此根导线就构成一个电容。我们称此电容是导线之间的寄生电容。由于此电容的存在，一个导线中的能能够耦合到另一导线上。这种耦合称为电容耦合，或电场耦合。,电场（容性）感应,电场（容性）感应,电场（容性）感应,电场（容性）感应,电容耦合模型,等效,电场（容性）感应,电分析的有效性 当电缆的长与波长相比很短时，小于1/20波长可以用集总模型描述电容耦合。这样，可以用电分析的方法计算耦合 。将左图的导线电容耦合模型用电形式简化后如右图所示，对右图计算，得到上式。 式中： C12 是导体之间的电容 C1G 是导体1与地之间的电容 C2G 是导体2与

46、地之间的电容 R 是导体2到地之间的电阻,电场（容性）感应,电容耦合的近似分析,低频很低时,频率很高时,电场（容性）感应,说明： 頻很低的情況 这时，R远小于 C12 和 C2G 构成的阻抗，也即 R 1 / j ( C12 + C2G ) 在这个条件下，电容耦合公式化简为 VN = V1 C12 / ( C12 + C2G ) 从公式中可以看出电容耦合的强与频和电的阻抗无关。 而仅与个导体之间的电容和接收导体与地之间的电容有关，这些 与导线的架构直接相关。,电场（容性）感应,电容耦合对策,电场（容性）感应,电容耦合对策(非接地屏蔽）,屏蔽效果不好，干扰更严重,电场（容性）感应,电容耦合对策(

47、接地屏蔽）,屏蔽效果好,共阻抗耦合,共地阻抗耦合之一,共阻抗耦合,共地阻抗耦合之二,共阻抗耦合,共电源阻抗耦合,RS,共阻抗耦合,联地阻抗耦合,共阻抗耦合,共阻抗耦合对策 共地阻抗耦合:增大接地面积，减小接地阻抗，避免地环路形成。 共电源阻抗耦合：尽量减小电源内阻。,辐射耦合,电磁场耦合传播,辐射耦合, 辐射电磁场是干扰耦合的另一种模式,除从源有意图辐射之外,还有无意图辐射,如有短(小于/4)单极天线作用的线和电缆,或者起小环天线作用的线和电缆,都可能辐射电场或磁场，属频率较高部分（高于30MHz）。 基本辐射源结构： 非闭合载导线辐射源 : 单极天线 闭合载导线辐射源 : 小环形天线,辐射耦

48、合,基本天线结构,小环形天线,偶极天线,单级天线,辐射耦合,电偶极与磁偶极,辐射耦合,电磁场分量,电偶极,磁偶极,辐射耦合,式中: 角频率， =2； 相位常数， = 2 /; 0自由空间介电常数。,辐射耦合,波阻抗：某观测点的波阻抗定义为该点的横向电场与横向磁场之比，用ZW表示， ZW =E/H(短直导线）或ZW =E /H (圆环） 近场与远场 1.临界条件：当r=1即r= / 2 为近场与远场交界条件。 2.远场：当r1即r / 2 ,为远场。 Zo=o/o=120=377 式中: Zo自由空间辐射场波阻抗 o、o分别是自由空间场磁导率和介电常数,辐射耦合,3.近场：当r377; ZW (

49、磁）=120(2r/) 377;,辐射耦合,波阻抗与距离的关系,辐射耦合,说明： 1）近场耦合也称为感应场耦合分磁场耦合和电场耦合。 磁场耦合：在近场条件下，磁场为低阻抗场。安装有电感器的设备产生的磁场应该用磁偶极子来代表。 电场耦合：在近场条件下，电场为高阻抗场。设备机箱产生的电场可用电偶极子模型来计算。 2）远场耦合：在远场区，电波传播的特点是电场与磁场同时存在。而不像近场区，以电场为主或以磁场为主。工程实践表明，对于远场耦合，大量是通过天线进行的。,共模、差模辐射,一般产品对外辐射分为共模辐射和差模辐射。 共模辐射：又称为对地感应信号或不对称信号，把线地间的辐射称为共模辐射。V1=V2；

50、大小相等，相位差为0 差模辐射：差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2来表示。V1=V2；其大小相等，相位差180。,共模、差模辐射,差模信号,共模信号,共模、差模辐射,共模、差模辐射,共模辐射场强： E=1.26ILf/r (v/m) 其中： I共模电流强度 L-共模电流路径长度 f共模电流频率 r测试点距共模路径距离 减小共模发射:应减小共模电流路径长度，减小共模干扰电流,共模、差模辐射,差模辐射强度： E=2.63*10-16f2AIS/r (v/m) 其中：I差模电流强度； A差模电流环路面积； f差模电流频率； r测试点距离

51、差模环路的距离。 减小差模辐射：应减小差模电流，减小环电路面积。 当线路不平衡时，共模噪声会转换成差模噪声。,共模、差模辐射,生成因素 差模噪声： 1）噪声在信号线和信号地构成的回路中感应出来的（幅度较小）; 2）电源线上其它电器发射出的和感性负载通断造成的（幅度较大）。 共模噪声： 1）外界电磁场在导线上感应出的电压； 2）电缆两端设备所接的地电位不同； 3) 设备上电缆与大地有电位差。,共模、差模辐射,共模、差模电流判断,共模、差模辐射,共差模主要出现的频段,低频信号常常以差模为主（0.010.1MHz） 高频信号多以共模为主（130MHz) 介于两者间为共模差模共存（0.11MHz）,共

52、模、差模辐射,共模与差模干扰比较,分贝（dB）概念,因为要描述的幅度和频率范围都很宽，在图形上用对数坐标更容易表示,分贝（dB）概念,分贝（dB）概念,dBm、dBuv、dBn和dBp之间的换算 由公式P=U2/R可推导出 P dBm=UdBuv-90-10lgR 式中R仪器输入阻抗,X电容，Y电容,根据IEC 60384-14，电容器分为X电容及Y电容： 1. X电容是指跨于L-N之间的电容器， 2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。(L=Line, N=Neutral, G=Ground) X电容底下又分为X1, X2, X3: 1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 k

53、V; 2. X2耐高压小于等于2.5 kV; 3. X3耐高压小于等于1.2 kV ；,X电容，Y电容,Y电容底下又分为Y1, Y2, Y3,Y4: 1. Y1耐高压大于8 kV; 2. Y2耐高压大于5 kV; 3. Y3耐高压n/a; 4. Y4耐高压大于2.5 kV,Q ESL; 耐压值; 谐振频率（SRF);,1、常用EMC滤波器件介绍,两端式晶片电容,1、常用EMC滤波器件介绍,两端式晶片电容插入损耗,1、常用EMC滤波器件介绍,三端式晶片电容,1、常用EMC滤波器件介绍,三端式与两端式晶片电容插入损耗比较,1、常用EMC滤波器件介绍,由上可看出，三端贴片电容的ESL比两端电容的要小

54、，因此插损较大，干扰抑制能力较强！,1、常用EMC滤波器件介绍,表面贴装电容阻抗特性,1、常用EMC滤波器件介绍,三端电容（插件）,1、常用EMC滤波器件介绍,三端电容的正确使用,接地点要求： 1.干净地 2.与机箱或其它较大的金属件射频搭接,1、常用EMC滤波器件介绍,三端电容的不足,1、常用EMC滤波器件介绍,馈通滤波器（包含穿心电容）:滤波效果更好,1、常用EMC滤波器件介绍,馈通滤波器插入损耗,1、常用EMC滤波器件介绍,馈通滤波器使用注意事项： 1.必须安装在金属板上，并在一周接地； 2.最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片； 3.焊接时间不能过长； 4.上紧螺纹时扭矩不能过大。,1、

55、常用EMC滤波器件介绍,滤波器选用原则,1、常用EMC滤波器件介绍,电感：差模电感(一般用在信号线或电源线上）,电感上寄生电容,1、常用EMC滤波器件介绍,电感谐振频率和等效电路： 1.f f谐振容性, 阻抗随频率的增加而减小。 3.空芯电感: 容易引起干扰, 由于磁通会扩展到离电感很远的距离。 4.磁芯电感: 较空芯电感具有较大的电感量, 又可分为闭合或开放式。磁芯电感较空芯电感对磁场更为敏感。,1、常用EMC滤波器件介绍,差模感指标电（TDK),1、常用EMC滤波器件介绍,共模电感（应用：电源线，信号线，CAN-BUS) 用于滤波，其构造同1：1的变压器相同。 共模电感一般被绕在一个环形铁

56、芯上以减少发射及抗扰度问题 特性：对共模骚扰能提供很大的衰减而不影响差模信号（一般为有用信号）。,1、常用EMC滤波器件介绍,共模电感绕制方式,1、常用EMC滤波器件介绍,共模电感衰减特性,1、常用EMC滤波器件介绍,共模电感参数（TDK),1、常用EMC滤波器件介绍,共模电感阻抗频率曲线,1、常用EMC滤波器件介绍,共模电感,1、常用EMC滤波器件介绍,例：共模电感应用（电源线滤波器基本电路）,1、常用EMC滤波器件介绍,例：电源线滤波器特性,1、常用EMC滤波器件介绍,例：电源线滤波器错误安装,1、常用EMC滤波器件介绍,例：电源线滤波器错误安装,1、常用EMC滤波器件介绍,例：电源线滤波

57、器正确安装,1、常用EMC滤波器件介绍,例：电源端未加共模线圈,1、常用EMC滤波器件介绍,例：电源端加共模线圈,1、常用EMC滤波器件介绍,铁氧体材料 1.铁氧体：是对一类非导电性陶瓷材料的统称，这类陶瓷材料由氧化铁、钴镍锌镁及稀土组成。 2.优点：高电阻率，能产生涡流损耗。 3.铁氧体珠在1MHz以上能对信号提供非常有效的衰减。铁氧体珠可用于高频去耦、寄生抑制及屏蔽，而不会对直流及低频产生损耗。 4.经常称为软磁材料：介电常数远大于1，电导率很低。,1、常用EMC滤波器件介绍,铁氧体损耗角,1、常用EMC滤波器件介绍,磁珠（Bead） 铁氧体珠绕在一根线上就构成了有耗电感。 材料:由含铁、

58、镍、锌等金属的氧化物构成，俗称铁氧体。 高频特性：高频时可看成一个阻值随频率变化的电阻。 与电感比较：分布电容小，所以高频特幸好。 应用：电源或信号滤波。,电源线,信号线,信号线,1、常用EMC滤波器件介绍,磁珠等效电路和频率阻抗曲线,等效电路,1、常用EMC滤波器件介绍,磁珠参数（MURATA) 使用时应考虑的参数：直流电阻DCR,额定电流I，100MHz时阻抗值及封装。,1、常用EMC滤波器件介绍,磁环,1、常用EMC滤波器件介绍,磁环 材料:由含铁、镍、锌等金属的氧化物构成，俗称铁氧体。 高频特性：高频时可看成一个阻值随频率变化的电阻。 优点：可进行差模滤波和共模滤波，便于整改验证。 应

59、用：电源电缆或信号电缆。,1、常用EMC滤波器件介绍,磁环参数（MURATA),1、常用EMC滤波器件介绍,磁环频率阻抗曲线（MURATA),1、常用EMC滤波器件介绍,抑制共模干扰：将电源的两根线（正负）同时穿过磁环，有效信号为差模信号，磁环对其没有影响，对共模信号则表现出较大电感量。 增加电感量方法：穿过磁环的导线反复绕数圈； 干扰抑制效果： 1.磁导率越高，抑制的频率就越低； 2.铁氧体体积越大，抑制效果越好； 3.体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果越好； 4.抑制元件横截面越大，越不易饱和，可承受的偏流越大。,1、常用EMC滤波器件介绍,在低频段，铁氧体磁芯呈现出低感抗值，不影响信号传输。在高频段，从10MHz左右开始，阻抗增大，感抗仍很小