什么是EMC？EMI產生三要素是哪些？

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什么是EMC

EMC：Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性，是電氣和電子設備與其電磁環境以及其他設備的相互作用。所有電子設備都有可能發射電磁場。隨著電子設備在日常生活中的普及 - 電視，洗衣機，電子點火燈，交通信號燈，手機，自動取款機，防盜標簽，僅舉幾例 - 因此設備相互干擾的可能性很大。

這意味著發射電磁波或干擾的每臺設備都必須將其限制在一定水平，并且每個單獨的設備都必須對其預期運行環境中的電磁干擾具有足夠的免疫力。

如果這么說我們還是覺得抽象的話，下面我們舉幾個例子來說明一下：

生活中我們是否見到過這樣的現象

如果圖中兩人為設備的話那么二者電磁兼容都不合格，一方面說明脫襪子的元件1產生的干擾顯然影響了元件2而使其不能正常工作，另一方面呢說明元件2的抗干擾能力不足以致受筒子1影響……

EMC包括以下三方面含義：

EMC（電磁兼容）=EMI（電磁干擾）+EMS（電磁抗擾度）+電磁環境

1.EMI：Electro Magnetic Interference，電磁干擾，即處在一定環境中的設備或系統，在正常運行時，不應產生超過相應標準所要求的電磁能量。EMI是“快”的產物，產品IC的工作頻率會越來越高，帶來的EMI問題越來越嚴重；但是測試標準沒有放松，只有加嚴的可能；

2.EMS：Electro Magnetic Susceptibility，電磁抗擾度，即處在一定環境中設備或系統，在正常運行時，設備或系統能承受相應標準規定范圍內的電磁能量干擾。

3.電磁環境：即系統或設備的工作環境。

在這里，我們使用一張舊圖片作為EMI外觀的簡單示例。 在左邊，你會看到一張從舊電視上拍攝的照片。由于它不是為 EMI 設計的，因此舊電視非常容易受到 EMI 及其環境中引起的故障的影響。右圖顯示了這種干擾的結果。

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EMC產生機理

EMI產生三要素：

①電磁騷擾源：指產生電磁騷擾的元件、器件、設備或自然現象；騷擾是一種電磁能量，干擾是騷擾產生的結果或后果。 ? ② 耦合途徑或稱耦合通道：指把能量從騷擾源耦合到敏感設備上，并使該設備產生響應的媒介； ? ③ 敏感設備：指對電磁騷擾產生響應的設備。 ? 所有的電磁干擾都是由上述三個因素的組合而產生的。把它們稱為電磁干擾三要素。如下圖所示

由電磁騷擾源發出的電磁能量，經過某種耦合通道傳輸到敏感設備，導致敏感設備出現某種形式的響應并產生效果。這一作用過程及其效果，稱為電磁干擾效應。 ? 電磁兼容學科研究的主要內容是圍繞構成電磁干擾的三要素進行的，即對電磁騷擾源、耦合通道和敏感設備的研究。

EMC三要素，缺少任何一個都構不成EMC問題

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EMC測試

EMC對于汽車的重要性：在選購汽車時，安全性是消費者最關心的性能之一。汽車的安全性能涉及到 很多領域 ，電磁兼容就是其中的重要部分。汽車的空間相對狹小，但在這狹小的 空間內卻集中了大量的電子設備，如導航儀、汽車音響、倒車雷達和安全氣囊等。在有限的空間內，各汽車電子產品應能通過電磁兼容測試，汽車組裝完畢? 后還要做整車電磁兼容測試。

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EMC測試-EMI

EMI對應測試項目：

輻射發射RE—通過空間以電磁波的形式發射電磁騷擾能量。

傳導發射CE（其中包括功率，喀嚦聲）—通過導線以電壓電流的形式發射電磁騷擾能量。

諧波（Harmonics） —設備工作時向交流供電電源注入的50Hz高次諧波。

電壓波動和閃爍（Flicker） —設備工作時引起的交流供電電壓的起伏波動。

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EMC測試-EMS

EMS對應測試項目：

輻射抗擾度 RS—對空間騷擾電磁波的抗擾度。 ?

傳導抗擾度CS—對導線傳導的騷擾電壓和電流的抗擾度。 ?

靜電放電ESD—對靜電放電產生的脈沖騷擾的抗擾度。 ?

電快速瞬變脈沖群EFT—對某些電路產生的群脈沖騷擾的抗擾度。騷擾從導線加入。

浪涌（surge）—對雷電或某些電路產生的脈沖騷擾的抗擾度。騷擾從導線加入。 ?

電壓暫降、短時中斷和電壓變化（DIP）—對供電電源變化的抗擾度。

工頻磁場（PMS）—對50Hz交流電產生的強磁場的抗擾度 ? ?

EMC的測試結果評價，主要分為四級： ?

A：技術性能指標正常，無異常

B：測試過程中性能降低但不失常，測試結束后可自行恢復

C：測試過程中喪失但是經過人工干預后可恢復

R：除保護元件外，不允許出現因設備或者軟件損壞或者數據丟失而造成不能恢復的功能喪失或性能降低 ? 目前國內大部分車廠所參考的電磁標準是ISO 和CISPR， 這其中，整車的測試標準是ISO11451和CISPR12，而對于車載顯示屏，則需要參考車載零部件的標準，主要是指ISO11452和CISPR25。 ?

EMC的測試，是需要所有組裝器件組合成完整的車載配件。對于車載主機來說，一定要把顯示模組、外殼、PCB等組合起來作為一個整體進行測試，任何對于單體的標準要求，都是不符合規定的。

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EMC防護設計

1、降低源端的干擾信號--比如說，數字信號的上升/下降時間越短，其所包含的高頻頻譜越多；一般來說，頻率越高，越容易耦合到接收端。如果我們想降低數字信號所引起的干擾的話，可以拉長數字信號的上升/下降時間。但前提是，需要保證接收該數字信號的器件的正常工作。

2、降低接收端對干擾的敏感度---這個往往比較難，因為降低對干擾的敏感度的同時，可能會影響其對有用信號的接收。

3.PCB的不良布局，是EMC的一個主要來源-- ? ?

1 電路中有哪些輻射源 ? 電路中比較常見的輻射源包括：時鐘，數字信號，DC-DC轉換，直流電源線以及低速線。 ?

時鐘：周期變化，會產生諧波； ?

數字信號：雖然不是周期變化，但是也會產生比較大的噪聲； ?

直流電源線以及低速線：雖然這些線本來的目的，是走電源或者低速信號。但是可能會有高速信號反串到這些線中，造成干擾。所以，如果一個IC內部有高速電路，那做PCB設計時，把與其連接的每根線都當成高速信號線小心對待。 ?

2 電路中關鍵的回流路徑 ? 首先，需要知道，電流是一個環路，有多少過去，就有多少回來。 ?

再者，電流是追尋最小阻抗，Z=R+jwL。所以當頻率低的時候，是找電阻最小的路徑；而頻率高的時候，則是找電感最小的路徑。從下圖中，可以看到，當頻率為1KHz時，回流路徑則選擇兩點最短的路徑；當頻率〉1MHz時，回流路徑則選擇最小感抗的路徑。

? 所以，假設有兩個器件，從器件A有50MHz的信號到器件B，則其回流路徑則為PATH2，而非PATH1?；亓鲝钠骷﨎的GND管腳流出，經過50MHz高速線的下方，回到器件A的GND管腳。

? 如果信號頻率在KHz以下，那么回流會散到大部分的電路板上，因為要沿著最小電阻走嘛，散的開，截面積就大，電阻就小。如果板上有敏感的模擬信號，可能會有問題。這個時候，可以在地上割個縫隙，如下圖所示。

3 板子上是否有天線形成 ? 有時候畫板子的時候，不小心就形成一個天線。 ?

PCB板上不小心形成的天線，一般都滿足下面三個條件： ?

a.天線包含兩個部分

b.兩個部分都不是最小尺寸(就是說，天線的尺寸要和波長能夠在同一數量級)

c.兩個部分之間存在感應電壓 ? 對于小于100MHz的低頻信號，對應波長為3m；一般的PCB板，都遠小于這個值。所以，在這個頻率以下，一般會發生天線效應的，可能就是電纜或者金屬機殼了。只要避免電纜之間產生電壓，則會減小發生天線效應的可能性。這可以通過將接插件放置在PCB板的同一側實現。 ?

4 找一下可能的耦合路徑 ? 耦合路徑有傳導，電場耦合，磁場耦合和電磁場耦合。 ?

4.結構方面的防護措施：使用屏蔽膜

屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸的一種技術，是抑制電磁干擾的重要手段之一。對于大部分設備的EMC設計而言，屏蔽都是必要的。

屏蔽有兩個目的，一是限值內部輻射的電磁能量泄漏出該內部區域，二是防止外來的輻射干擾進入某一區域。

總之前面幾種方法對提高電磁兼容性都有好處，但應用最為廣泛的是改變接地結構及線路布線的分類整理的方法，這些方法不僅節約成本，而且是最有效的整改方法。屏蔽雖然會增加成本，但是其所起到的屏蔽效能有時是其它方法無法媲美的。所以，在實際的整改中應以改變接地結構、線路布線的分類整理、屏蔽的方法為主，以其它方法為輔。

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EMC的計算

但基本上以測試為準，實際測試和計算結果有時候會出入很大。

審核編輯：劉清