電磁兼容技術(shù)(概述第一章)

1、電電 磁磁 兼兼 容容 技技 術(shù)術(shù)荊龍荊龍 身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計身邊的電磁兼容設(shè)計第一章第一章 概述概述電磁兼容的基本概念電磁兼容的基本概念電磁兼容性設(shè)計電磁兼容性設(shè)計電磁兼容性設(shè)計所涉及的技術(shù)領(lǐng)域電磁兼容性設(shè)計所涉及的技術(shù)領(lǐng)域本門課程講述的主要內(nèi)容本門課程講述的主要內(nèi)容本門課程的學(xué)習(xí)方法本門課程的學(xué)習(xí)方法1 電

2、磁兼容的基本概念電磁兼容的基本概念4信號、干擾和噪聲信號、干擾和噪聲4常見的干擾和噪聲常見的干擾和噪聲4電磁干擾對電子電氣設(shè)備工作產(chǎn)生的影響電磁干擾對電子電氣設(shè)備工作產(chǎn)生的影響4設(shè)備的抗干擾設(shè)備的抗干擾4電磁兼容電磁兼容4信號：對電子電氣電路工作信號：對電子電氣電路工作“有用有用”的電的電信號，包括待處理的電信號、希望產(chǎn)生的輸信號，包括待處理的電信號、希望產(chǎn)生的輸出等。出等。4噪聲：除噪聲：除“有用有用”電信號以外的所有電信電信號以外的所有電信號，均是噪聲。噪聲對電路的工作多少都有號，均是噪聲。噪聲對電路的工作多少都有些影響。些影響。4干擾：由噪聲導(dǎo)致的干擾：由噪聲導(dǎo)致的“不希望不希望”出現(xiàn)的

3、結(jié)出現(xiàn)的結(jié)果稱為干擾。果稱為干擾。4噪聲是產(chǎn)生干擾的原因，干擾則是噪聲的噪聲是產(chǎn)生干擾的原因，干擾則是噪聲的后果；后果；4噪聲是否會產(chǎn)生干擾要看噪聲是否高到了噪聲是否會產(chǎn)生干擾要看噪聲是否高到了一定的程度，及噪聲容限。一定的程度，及噪聲容限。4噪聲是客觀存在的，無法消除，而只能將噪聲是客觀存在的，無法消除，而只能將它減小到不產(chǎn)生明顯干擾的程度，即不產(chǎn)生它減小到不產(chǎn)生明顯干擾的程度，即不產(chǎn)生干擾的程度。干擾的程度。4 TTL的最小輸入高電平（的最小輸入高電平（VIH） =2.0V，最高輸入低電平（，最高輸入低電平（VIL） 2.4V，最高輸出低電平（，最高輸出低電平（VOL） 0.4V。4 TT

4、L的噪聲容限是的噪聲容限是0.4V（意味著幅（意味著幅值小于值小于0.4V的噪聲將不會對的噪聲將不會對TTL的的工作產(chǎn)生影響）。工作產(chǎn)生影響）。 V IH m inV IL m ax噪聲源的分類噪聲源的分類噪聲源（干擾源）包括內(nèi)部干擾和外部干擾，外部噪聲源（干擾源）包括內(nèi)部干擾和外部干擾，外部干擾又分為自然干擾源和人為干擾源。干擾又分為自然干擾源和人為干擾源。常見的干擾和噪聲常見的干擾和噪聲4自然干擾：自然現(xiàn)象產(chǎn)生的各種電磁噪聲。4人為干擾：源自人們的生活和生產(chǎn)活動，主要是各種電子電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾。列舉一些常見的自然干擾和人為干擾自然干擾自然干擾4大氣噪聲大氣噪聲4宇宙射線（宇宙射線（10M

5、Hz-30GHz10MHz-30GHz）4太陽異常電磁輻射太陽異常電磁輻射4銀河系無線電輻射銀河系無線電輻射 （150MHz-200MHz150MHz-200MHz）4雷電（雷電（30MHz30MHz以下）以下）4地震地震自然干擾是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在，一自然干擾是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在，一般情況下，不能消除，只能防范。般情況下，不能消除，只能防范。人為干擾人為干擾4元器件固有噪聲：元器件固有噪聲：熱噪聲、散粒噪聲、接熱噪聲、散粒噪聲、接觸噪聲等。觸噪聲等。4物理或電化學(xué)過程噪聲：物理或電化學(xué)過程噪聲：原電池噪聲、摩原電池噪聲、摩擦噪聲等。擦噪聲等。4放電噪聲：放電噪聲：起源于放

6、電過程，比如靜電放起源于放電過程，比如靜電放電、電暈放電、輝光放電、弧光放電和高電、電暈放電、輝光放電、弧光放電和高頻電火花放電等。頻電火花放電等。4電磁感應(yīng)：電磁感應(yīng)：各種電磁波干擾。各種電磁波干擾。人為干擾與人的生產(chǎn)、生活活動有關(guān)，可以人為干擾與人的生產(chǎn)、生活活動有關(guān)，可以采取措施加以抑制。采取措施加以抑制。4通信廣播：電視，廣播，各種通信臺站；通信廣播：電視，廣播，各種通信臺站；4電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)，變壓器，電力線；電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)，變壓器，電力線；4 工業(yè)設(shè)備：各種電動機(jī)，電焊機(jī)，加熱器，機(jī)工業(yè)設(shè)備：各種電動機(jī)，電焊機(jī)，加熱器，機(jī)床，控制器，計算機(jī)，攪拌機(jī)，床，控制器，計算機(jī)，攪拌機(jī)，

7、繼電器；繼電器；4 交通運(yùn)輸：電力機(jī)車，導(dǎo)航系統(tǒng)交通運(yùn)輸：電力機(jī)車，導(dǎo)航系統(tǒng), , 汽車點火裝汽車點火裝置（置（10MHz-100MHz10MHz-100MHz）；）；4醫(yī)療設(shè)備：電子醫(yī)療器械，醫(yī)療設(shè)備：電子醫(yī)療器械，X X射線；射線；4辦公設(shè)備：計算機(jī)，鍵盤，打印機(jī)，復(fù)印機(jī)，辦公設(shè)備：計算機(jī)，鍵盤，打印機(jī)，復(fù)印機(jī)，日光燈；日光燈；4家用電器：微波爐，風(fēng)扇，吸塵器，冰箱；家用電器：微波爐，風(fēng)扇，吸塵器，冰箱；4軍事武器：核爆炸，電磁武器；軍事武器：核爆炸，電磁武器；常見的人為干擾常見的人為干擾課堂討論：電磁干擾對電子電氣設(shè)備影響課堂討論：電磁干擾對電子電氣設(shè)備影響電磁干擾及其危害電磁干擾及其危

8、害在電磁環(huán)境中，電磁干擾造成的危害是各種各樣的，在電磁環(huán)境中，電磁干擾造成的危害是各種各樣的，可能從最簡單的令人煩惱的現(xiàn)象直到嚴(yán)重的災(zāi)難?？赡軓淖詈唵蔚牧钊藷赖默F(xiàn)象直到嚴(yán)重的災(zāi)難。 干擾電視的收看、廣播收音機(jī)的收聽。干擾電視的收看、廣播收音機(jī)的收聽。 在數(shù)字系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)的丟失。在數(shù)字系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)的丟失。醫(yī)療電子設(shè)備（例如：醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀、心電起搏器等）醫(yī)療電子設(shè)備（例如：醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀、心電起搏器等）的工作失常。的工作失常。自動控制系統(tǒng)（例如：汽車的剎車系統(tǒng)、防撞氣囊自動控制系統(tǒng)（例如：汽車的剎車系統(tǒng)、防撞氣囊保護(hù)系統(tǒng)）的工作失控。保護(hù)系統(tǒng)）的工作失控。工業(yè)過程控制功能（例如

9、：石油或化工）的失效。工業(yè)過程控制功能（例如：石油或化工）的失效。飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的工作失常。飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的工作失常。課堂討論：電磁干擾對電子電氣設(shè)備影響課堂討論：電磁干擾對電子電氣設(shè)備影響繼電器設(shè)備的抗干擾設(shè)備的抗干擾4所謂“抗干擾”，就是設(shè)備抵御噪聲信號、使之不對系統(tǒng)工作產(chǎn)生影響的性能。4干擾與抗干擾，就像一對“矛盾”。4單純的抗干擾，很容易陷入“道高一尺、魔高一丈”的惡性循環(huán)。4單純抗干擾的成本越來越高、效果卻越來越差。2 電磁兼容性設(shè)計電磁兼容性設(shè)計4隨著電子電氣設(shè)備應(yīng)用范圍的日益廣泛、功能日益復(fù)雜，電子電氣設(shè)備所面臨的電磁環(huán)境日益惡化。4與此同時，卻對電子電氣設(shè)備抗干擾性能提出了愈來愈高

10、的要求。4事實也證明，盲目提高和改善電子電氣設(shè)備抗干擾性能，不但浪費(fèi)巨大，而且效果并不理想。4在這種情況下，就逐漸從單純的抗干擾技術(shù)，轉(zhuǎn)向發(fā)展成了綜合的電磁兼容技術(shù)。4Electromagnetic Compatibility（EMC）電磁兼容的定義電磁兼容的定義國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T4365-1995電磁兼容術(shù)語 “設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力?！?電磁兼容要求：電磁兼容要求： 在共同的電磁環(huán)境中，任何設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)都應(yīng)該不受干擾并且不干擾其他設(shè)備。要素：要素： 1、 電磁環(huán)境； 2、 EMS電磁敏感度； 3、 EMI電磁干擾電磁兼容的

11、含義：電磁兼容的含義： “電磁兼容是研究在有限的空間、有限的時間、有限的頻譜資源條件下，各種用電設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)，廣義的還包括生物體）可以共存并不致引起降級的一門科學(xué)。”電磁兼容性電磁兼容性電磁兼容性包含三個方面的含義：1、電磁環(huán)境應(yīng)是給定或可以預(yù)期的；2、設(shè)備不應(yīng)產(chǎn)生超過標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范所規(guī)定的電磁噪聲；3、設(shè)備應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的電磁噪聲敏感度限值的要求。所謂電磁兼容，是指在有限的空間、時間和頻譜資源條件下，各種設(shè)備可以共存、并不產(chǎn)生相互不利影響狀態(tài)。設(shè)備的電磁兼容性，即設(shè)備在指定的電磁環(huán)境中正常工作、且不對環(huán)境和環(huán)境中其它設(shè)備產(chǎn)生不利影響的能力。電磁兼容性設(shè)計電磁兼容性設(shè)計4明確電磁環(huán)境（制定

12、相應(yīng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)）4設(shè)備的抗干擾設(shè)計4抑制設(shè)備產(chǎn)生和發(fā)射電磁干擾噪聲4試驗檢測方法、手段、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備電磁兼容性設(shè)計效費(fèi)比電磁兼容性設(shè)計效費(fèi)比時間費(fèi)用/效果費(fèi)用效果越早進(jìn)行電磁兼容設(shè)計，手段越多、效果越好、費(fèi)用越低。 電磁兼容設(shè)計應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況，量力電磁兼容設(shè)計應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況，量力而行，不盲目追求效果。而行，不盲目追求效果。干擾的產(chǎn)生、傳播、作用干擾的產(chǎn)生、傳播、作用干擾源傳播途徑敏感設(shè)備三個要素缺一不可，少一個就構(gòu)不成電磁兼容問三個要素缺一不可，少一個就構(gòu)不成電磁兼容問題，所以電磁兼容設(shè)計和解決電磁兼容問題就要題，所以電磁兼容設(shè)計和解決電磁兼容問題就要從這三個要素著手。從這三個要素著手。

13、抑制干擾最有效的方法：在干擾源處對干擾進(jìn)行抑制干擾最有效的方法：在干擾源處對干擾進(jìn)行抑制。抑制。電磁兼容措施必須綜合治理，全局考慮。電磁兼容措施必須綜合治理，全局考慮。形成電磁干擾必然具備三個基本要素形成電磁干擾必然具備三個基本要素:電磁兼容性設(shè)計必須考慮環(huán)境和條件電磁兼容性設(shè)計必須考慮環(huán)境和條件不同的使用條件有不同的電磁環(huán)境；不同的使用環(huán)境有不同的電磁兼容要求；不同的使用環(huán)境有不同的成本等要求；電磁兼容沒有放之四海皆準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，必須因地制宜。航空航天、軍事設(shè)備、武器系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、電網(wǎng)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸、家用電器、娛樂設(shè)備等電磁兼容設(shè)計的基本原則電磁兼容設(shè)計的基本原則不單純追求抗干擾性能；自始至終

14、，全程參與；從源頭下手，標(biāo)本兼治；全局考慮，不留死角；與時俱進(jìn)；因地制宜，充分考慮性能、成本、可靠性等之間的綜合效益；根據(jù)系統(tǒng)特點，對癥下藥；3 電磁兼容性設(shè)計所涉及的技術(shù)領(lǐng)域電磁兼容性設(shè)計所涉及的技術(shù)領(lǐng)域電磁兼容是一門綜合性科學(xué)，所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域包括：電路原理、電磁場理論、電力電子、計算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)、試驗技術(shù)等等。我們在本門課程的學(xué)習(xí)中，主要涉及電路原理、基本的電磁場理論、計算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)。4 本門課程講述的主要內(nèi)容本門課程講述的主要內(nèi)容（受課時限制，主要講述抗干擾的內(nèi)容）4詳細(xì)介紹不同干擾的分類；4不同干擾產(chǎn)生的機(jī)理、如何干擾系統(tǒng)；4針對不同的干擾，主要的抗干擾措施；4典型系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計分析（電源系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)和電力電子系統(tǒng)）；4介紹一些常用的電磁兼容器件、電磁兼容處理方法；本門課程的