电磁兼容设计1备课讲稿

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1、,电磁兼容设计,白同云 电话： 010-62794601-626(办) 010-66861826(宅) 传真： 010-62794598 网址: www.emc- Email: ,实践电磁兼容,CCQS UK Ltd 欧盟指定机构1105,白同云 CCQS UK Ltd. 北京办事处 电话： 010-62335147（O） 010-62794602-626（O） 传真： 010-62335150 010-66861826（H） 网址: www.emc- Email: 手机： 13051936921,第一章 电磁兼容性概论,1.1电磁兼容设计的目的 随着现代科技的发展，电气及电子设备的数量 及种

2、类不断增加，使电磁环境日益复杂。 在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的 电磁骚扰： 使各种设备能正常运转。 减轻恶劣的电磁环境对人类及生态产生不良的 影响。 电磁兼容学正是为解决这类问题而迅速发展起 来的一门新兴学科。,电磁发射和敏感度 EMI and Susceptibility,电磁兼容的两种测量方式 Two Types of EMC Measurement,EMI Measurement,Conducted Radiated,Susceptibility Measurement,Conducted Radiated,EMC,EMI,EMS,CE,RE,CS,RS,Susceptibi

3、lity,Emission,EMC: Electromagnetic Compatibility 电磁兼容 EMI: Electromagnetic Emission 电磁发射 EMS: Electromagnetic Susceptibility 电磁敏感度 CE: Conducted Emission 传导发射 RE: Radiated Emission 辐射发射 CS: Conducted Susceptibility 传导敏感度 RS: Radiated Susceptibility 辐射敏感度,电磁发射测试,传导,连续,断续,辐射,其它,谐波,闪烁,抗扰度测试-I,传导,辐射,静电,

4、脉冲群,浪涌,抗扰度测试-II,工频磁场,脉冲磁场,跌落,振荡波,各类电源抗扰,1.1.2 电磁兼容,电磁兼容EMC（Electromagnetic compatibility), 对于设备或系统的性能指标来说， 直译为“电磁兼容性” 但作为一门学科来说， 应该译为“电磁兼容”。 国家标准GB/T4365-1995电磁兼容术语对电磁兼容所下的定义为“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。” 该标准等同采用IEC60050（161）。 电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统、系统；广义的还包括生物体）可以

5、共存并不致引起降级的一门科学。,国家军用标准GJB72-85电磁干扰与电磁 兼容性名词术语的定义为：设备（分系统、 系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自的 功能的共存状态。 即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中 其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的 降级； 它也不会使同一电磁环境中其他设备（系 统、分系统）因受其电磁发射而导致或遭 受不允许的降级。,它有以下三方面的含义 1、电磁环境应是给定的或可预期的； 2、设备、分系统或系统不应产生超过标准或规范规定的电磁骚扰发射（EMI）限值的要求；电磁骚扰发射就是从骚扰源向外发出电磁骚扰能量的现象，它是引起电磁骚扰的原因。 3、设备、分系统或系统

6、应满足标准或规范所规定的电磁敏感性（EMS）限值或抗扰度（immunity); 电磁敏感性，即在存在电磁骚扰的情况下，设备、分系 统或系统不能避免性能降低的能力； 抗扰度即设备、分系统或系统面临电磁骚扰不降低运行 性能的能力。,电磁干扰三要素,骚扰源,耦合途径,敏感设备,1、电磁骚扰源：任何形式的自然或电能装置所发射的电磁 能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使 其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或 失效，即称为电磁骚扰源。 2、耦合途径：即传输电磁骚扰的通路或媒介。 3、敏感设备（Victim): 是指当受到电磁骚扰源所发射的电磁 量的作用时，会受到伤害的人或其它生

7、物，以及会发生电磁 危害，导致性能降低或失效的器件、设备、分系统或系统。 许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是 敏感设备。,为了实现电磁兼容，必须从上面三个基本要素出发，运用技术和组织两方面措施。 所谓技术措施，就是从分析电磁骚扰源、耦合途径和敏感设备着手，采取有效的 技术手段，抑制骚扰源、消除或减弱骚扰的耦合、降低敏感设备对骚扰的响应或增加电磁敏感性电平； 为了对人为骚扰进行限制，并验证所采用的技术措施的有效性，还必须采取组织措施，制定和遵循一套完整的标准和规范，进行合理的频谱分配，控制与管理频谱的使用，依据频率、工作时间、天线方向性等规定工作方式，分析电磁环境并选择布置地域，

8、进行电磁兼容性管理等。,1.1.3 EMC标准与规范,标准是一个一般性的导则或预期要满足的准则,由它可以导出各种规范; 规范是一个包含某类设备详细说明和详细数据,必须遵守的文件.,EMC标准与规范的内容:,规定名词术语; 规定电磁骚扰发射限值和抗扰度要求; 规定统一的试验方法; 规定EMC控制方法或设计规范.,EMC标准与规范的类型:,国际级,例如IEC标准; 分会议级,例如CISPR出版物; CE级,例如欧洲协调标准EN; 国家级,例如国标GB,FCC等. 军用标准,例如国军标GJB,美军标MIL.,由IEC (国际电工委员会), ITU(国际电信联盟)和其他标准化组织制定的EMC出版物和标

9、准:,基础EMC标准 基础EMC标准(basic EMC standards)规定达到EMC的一般和基本的条件或规则，它们与涉及EMC问题的所有系列产品、系统或设施有关，并可适用于这些产品，但不规定产品的发射限值或抗扰度判定准则。它们是制定其他EMC标准(如通用标准或产品标准)的基础或引用的文件。基础标准涉及的内容为:术语，电磁现象的描述，兼容性电平的规范，骚扰发射限值的总要求，测量、试验技术和方法(包括测试设备、辅助设备、基本配置、测量场所等)、试验等级、环境的描述和分类(包括环境的范围和/或兼容性电平,它们是构成发射限值或抗扰度电平的重要基础)等.,2. 通用EMC标准 通用EMC标准(g

10、eneric EMC standards)是关于特定环境下的EMC标准。它规定一组最低的基本要求和测量/试验程序，它可应用于该特定环境下工作的所有产品或系统。如某种产品无系列产品标准或专用产品标准，可使用通用EMC标准。 通用标准将特定环境分为两大类; 1居住、商业和轻工业环境 (1)居住环境:如住宅、公寓等居住场所。 (2)商业环境:像商店、超市等零售网点;办公楼、银行等商务楼;电影院、酒吧、舞厅等公共娱乐场所;加油站、停车场、游乐园等室外场所。 (3)轻工业环境:像工场、实验室、维修中心等轻工业场所。 2工业环境 (1)工、科、医(lSM)设备的工作场所。 (2)大的感性负载或容性负载频繁

11、开关的场所。 (3)大电流并伴有强磁场的场所。,3. 产品EMC标准,产品EMC标准根据适用于产品范围的大小和产品的特性 又可进一步分为系列产品(或产品类)EMC标准和专用产品 EMC标准;系列产品EMC标准针对特定的产品类别规定了 专门的EMC(发射和抗扰度)要求、限值和测量/试验程序。 产品类标准比通用标准包含更多的特殊性和详细的性能 要求，以及产品运行条件等，产品类别的范围可宽可窄。,4. 专用产品EMC标准,专用产品EMC标准是关于特定产品、系统或设施而制定 的EMC标准，根据这些产品特性必须考虑一些专门的条 件，它们采用的规则和系列产品必须考虑一些专门的条 件,它们采用的规则和系列产

12、品EMC标准相同。专用产品 EMC标准应比系列产品EMC标准优先采用。,IEC 61000电磁兼容标准,在IEC中承担电磁兼容国际标准化研究工作的主要是电磁兼容咨询委员会(ACEC)、无线电干扰特别委员会(CISPR)和TC77:,CISPR是世界上最早成立的国际性无线电干扰组织，它的目 标是促进国际无线电干扰问题在下列几方面达成一致意见，以利 于国际贸易: (1)保护无线电接收装置，使其免受以下干扰: 1)所有类型的电子设备; 2)点火系统; 3)包括电力牵引系统的供电系统; 4)工业、科学和医用无线电频率(不包括用于传输信息的发射机的辐射); 5)声音和电视广播接收机; 6)信息技术设备。

13、 (2)干扰测量的设备和方法 (3)由(1)中干扰源产生的干扰的限值; (4)声音和电视广播接收装置的抗扰度要求和抗扰度测量方法的规定;,(5)为了避免CISPR和IEC其他技术委员会以及其他国际组织的各技术委员会制定标准的重复工作，在制定除接收机以外的其他设备的发射抗抗扰度要求时，CISPR要和这些委员会共同考虑; (6)安全规程对电气设备的干扰抑制的影响。 CISPR负责制定出版物的各分会的分工如下: CISPR/A:无线电干扰测量和统计方法; CISPR/B:工业、科学和医疗设备的无线电干扰; CISPR/C:架空电力线、高压设备和电力牵引系统的无线电干扰; CISPR/D:机动车辆和内

14、燃机的无线电干扰; CISPR/E:无线电接收设备的干扰; CISPR/F:家用电器、电动工具、照明设备和类似设备的干扰; CISPR/G:信息技术设备的干扰; CISPR/H:保护无线电业务的发射限值; CISPR/I:信息技术设备、多媒体设备和接收机的电磁兼容,已出版的CISPR出版物一览表,国家电磁兼容体系,我国的电磁兼容标准和国际上类似, 可以分为四类: 基础标准 涉及EMC术语, 电磁环境, EMC测量设备规范和EMC测量方法 通用标准 其中GB8702主要涉及在强磁场环境下对人体的保护要求, GB/T14431主要涉及无线电业务要求的信号/干扰保护比. 产品类标准 如GB9254,

15、GB4343,GB4824和GB13837等. 系统间电磁兼容标准 主要规定了经过协调的不同系统之间的EMC要求.,基础类,通用类,产品类,系统间,电磁兼容性 是电子设备或系统的主要性能之一, 电磁兼容设计是实现设备或系统规定功能、使系统效能得以充分发挥的重要保证。必须在设备或系统功能设计的同时,进行电磁兼容设计。 电磁兼容设计的要求是使所设计的电子设备或系统在预期 的电磁环境中实现电磁兼容，即满足EMC标准的规定并具有两方面的能力: (1)能在预期的电磁环境中正常工作,无性能降低或故障; (2)对该电磁环境不是一个污染源。 电子设备或系统设计的重点已由逻辑设计和功能设计转移到电磁兼容设计上来

16、了,1.2 电磁兼容设计的要求,在电子系统的开发中,要考虑到系统、分系统与周围环境之间 的相互骚扰。 每个设计者都应意识到电磁骚扰(EMI)问题, 在电子系统的开 发与设计过程中采取正确的防护措施减小电子系统本身的EMI 发射。有80%的骚扰问题可以在设计与开发过程中解决。 否则,当整个系统完成以后,工程师们将化双倍的力气去解决系 统的骚扰问题。抗扰度问题也是这样。 电磁兼容设计又可分为系统内和系统间两部分。主要是对系 统之间及系统内部的电磁兼容性进行分析、预测、控制、和 评估,实现电磁兼容和最佳效费比。,1.3 电磁兼容设计的基本内容,经验证明:速度是制胜的法宝,在设备或系统设计的初始 阶段,同时进行电磁兼容设计，把电磁兼容的大部分问题解决 在设计