《電子產(chǎn)品電磁兼容和安規(guī)設(shè)計(jì)》第1、2章

<電子產(chǎn)品電磁兼容和安規(guī)設(shè)計(jì)><電子產(chǎn)品電磁兼容和安規(guī)設(shè)計(jì)><電子產(chǎn)品電磁兼容和安規(guī)設(shè)計(jì)>1.1電磁兼容與電磁干擾電磁兼容源于英文ELECTROMAGNETICCOMPATIBILITY縮寫為EMC。國際電工委員會對電磁兼容的定義為：“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常任務(wù)且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能接受的電磁騷擾的才干〞?？梢婋姶偶嫒莸母拍畎▋蓚€部分，一是設(shè)備可以抵抗所接遭到的干擾而正常任務(wù)；另一個是設(shè)備所發(fā)射的電磁干擾不能影響其它設(shè)備的正常任務(wù)。電磁兼容EMC(electromagneticcompatibility)電磁兼容－指的是一個產(chǎn)品和其它產(chǎn)品共存于特定的電磁環(huán)境中，而不會引起其它產(chǎn)品或者本身性能下降或損壞的才干。電磁干擾EMI(electromagneticinterference)電磁干擾：電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。電磁騷擾：任何能夠引起安裝、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁景象。常見的電磁干擾1、在開著的電腦前撥打手機(jī)，會發(fā)現(xiàn)顯示器屏幕出現(xiàn)抖動。2、電視機(jī)處于待機(jī)形狀〔STANDBY〕，一陣?yán)纂姾箅娨暀C(jī)自動開機(jī)了。3、汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的電磁干擾景象。4、在飛機(jī)起飛、降落的過程中運(yùn)用手機(jī)、手提電腦等電子設(shè)備，會使飛機(jī)的導(dǎo)航設(shè)備失效。電磁干擾對人類社會的危害1電磁干擾是無線電的大敵在50年代，一部50W的短波電臺通訊間隔可達(dá)1000km；到了80年代，一部250W的短波電臺通訊間隔普通小于500km電磁干擾妨礙民航事件：大功率尋呼發(fā)射機(jī)干擾廣州機(jī)場與飛行在航線上的飛機(jī)間的無線電通訊聯(lián)絡(luò)指揮調(diào)度，危及飛行平安，不得不封鎖一個忙碌扇面，使90多個航班不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大批旅客滯留機(jī)場，給忙碌的春運(yùn)呵斥損失。以上兩例闡明電磁干擾是無線電通訊的大敵。電磁干擾對人類社會的危害2電磁干擾刺激功率競賽，加劇電磁污染無線電通訊需求一定的信號噪聲比，電磁干擾大，信噪比就會下降，使無線電通訊間隔變短。為保證一定的通訊間隔，只好增大發(fā)射機(jī)功率，以保證接納機(jī)所需求的信噪比。問題：人類會不會墮入“發(fā)射機(jī)功率增大和數(shù)量增多→電磁干擾場強(qiáng)增大→信噪比下降→再次增大和增多發(fā)射機(jī)功率和數(shù)目〞的惡性循環(huán)?這確實(shí)是一個值得留意的。電磁干擾危害的加劇，能夠會刺激發(fā)射機(jī)功率和數(shù)目競賽，復(fù)又導(dǎo)致更嚴(yán)重的電磁污染。

電磁干擾對人類社會的危害3電磁干擾日益社會化

飛機(jī)起降時地處飛機(jī)下面的武昌城區(qū)電視圖像抖動，幾萬戶居民長期蒙受電磁干擾之苦；新建居民小區(qū)或花園樓房安裝了電子防盜報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾使附近休閑在家的人無法收聽收音機(jī)。運(yùn)用大功率無繩、手機(jī)、家用游戲機(jī)等能發(fā)射電磁波的電子安裝時，電視屏幕上會出現(xiàn)厭惡的明暗條紋、雪花、閃爍和抖動；病房內(nèi)運(yùn)用手機(jī)很容易引起電子心臟起搏器停搏、輸液泵電子開關(guān)誤動作，中斷病人輸液等，直接危及病人的平安；冬天運(yùn)用電熱毯的孕婦因遭到電熱毯的電磁輻射容易呵斥流產(chǎn)。電磁干擾日趨社會化，給人們的和平生活帶來不安和危險。電磁干擾對人類社會的危害4電磁干擾對人的制約與限制

電磁干擾對人的制約與限制是在人類艱苦活動中顯顯露來的。例如，我國某海濱療養(yǎng)地新建了一個電視轉(zhuǎn)播臺，由于該臺對附近飛機(jī)場有嚴(yán)重干擾，尚未正式啟用，就被責(zé)令拆毀；沿海某地新建海岸電臺因?qū)H平安脫險系統(tǒng)有嚴(yán)重電磁干擾，不得不重新改建他處。又如瑞典、美國曾出現(xiàn)過電磁干擾導(dǎo)致誤封鎖核電站事故。瑞典奧斯卡斯哈門的一座核電站，1998年曾因挪動電磁輻射引起監(jiān)視儀表混亂，誤以為放射物質(zhì)增多而自行停頓運(yùn)轉(zhuǎn)。電磁干擾對軍事行動的制約與限制早在60年代就已非常突出了。例如越戰(zhàn)期間，美艦艇導(dǎo)彈處于戰(zhàn)備形狀或艦載飛機(jī)起飛著艦時，必需封鎖某些搜索雷達(dá)和通訊發(fā)射機(jī)，以防止電磁干擾危害導(dǎo)彈和飛機(jī)的平安。衛(wèi)星通訊安裝到艦船上運(yùn)用時往往必需封鎖某些雷達(dá)，以防止雷達(dá)干擾衛(wèi)星通訊。

1.1.3電磁兼容技術(shù)的開展及電磁兼容認(rèn)證1.電磁兼容技術(shù)的開展電磁干擾是人們早就發(fā)現(xiàn)的電磁景象，它幾乎跟電磁效應(yīng)的景象同時被發(fā)現(xiàn)。1888年德國物理學(xué)家赫茲首創(chuàng)了天線，第一次把電磁波輻射到自在空間，同時又勝利地接納到電磁波，用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，從此開場了對電磁干擾問題的實(shí)驗(yàn)研討。1889年英國郵電部門研討了通訊中的干擾問題，使干擾問題的研討開場走向工程化和產(chǎn)業(yè)化。20世紀(jì)以來，由于電氣電子技術(shù)的開展和運(yùn)用，隨著通訊、廣播等無線電事業(yè)的開展，人們逐漸認(rèn)識到需求對各種電磁干擾進(jìn)展控制，特別是工業(yè)興隆國家格外注重控制干擾，他們成立了國家級以及國際間的組織，并發(fā)布了一些規(guī)范和規(guī)范性文件。20世紀(jì)40年代為理處理飛機(jī)通訊系統(tǒng)遭到電磁干擾呵斥飛行事故的問題，開場較為系統(tǒng)地進(jìn)展電磁兼容(ElectromagneticCompatibility，EMC)技術(shù)的研討。60年代以來，現(xiàn)代電子技術(shù)向高頻、高速、高靈敏度、高安裝密度、高集成度和高可靠性方向開展，其運(yùn)用范圍越來越廣，浸透到了整個社會的每一個角落。70年代，電磁兼容技術(shù)逐漸成為非常活潑的學(xué)科領(lǐng)域之一。較大規(guī)模的國際性電磁兼容學(xué)術(shù)會議，每年召開一次。美國最有影響的電子電氣工程師協(xié)會IEEE的權(quán)威雜志，專門設(shè)有EMC分冊。80年代，美國、德國、日本、前蘇聯(lián)和法國等經(jīng)濟(jì)興隆國家在電磁兼容研討和運(yùn)用方面到達(dá)了很高的程度。主要研討和運(yùn)用的內(nèi)容包括電磁兼容規(guī)范和規(guī)范、分析設(shè)計(jì)和預(yù)測、實(shí)驗(yàn)丈量、開發(fā)屏蔽導(dǎo)電資料、培訓(xùn)教育和管理等。20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)電磁兼容學(xué)術(shù)組織紛紛成立，學(xué)術(shù)活動頻繁開展，1987年召開了第一屆全國性電磁兼容性學(xué)術(shù)會議，1990年在北京勝利地舉行了第一次國際電磁兼容性學(xué)術(shù)會議，標(biāo)志著我國電磁兼容學(xué)科的迅速開展并開場參與世界交流。20世紀(jì)90年代以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和高科技產(chǎn)業(yè)的迅速開展，在航空、航天、通訊和電子等部門，電磁兼容技術(shù)遭到格外注重，并投入了較大的財(cái)力和人力建立了一批電磁兼容性實(shí)驗(yàn)測試中心，引進(jìn)了許多先進(jìn)的電磁干擾及敏感度自動測試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。我們討論信息電子設(shè)備的電磁走漏及防護(hù)問題時，面臨以下一些新的課題需求研討處理。(1) 由于集成電路集成度的不斷添加(如今已進(jìn)入亞微米量級)，芯片上的線條更窄，線條更多，層數(shù)添加且間距更小，因此相互串?dāng)_也添加。新資料的運(yùn)用也給研討任務(wù)添加了難度。(2) 納米技術(shù)將成為新世紀(jì)的電子熱點(diǎn)，從資料到元器件甚至到一個組件的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理、檢測方法都會有根本性的變化，對這類元器件的EMC設(shè)計(jì)需求重新認(rèn)識，要尋求新的測試手段。(3) 防電磁走漏和抗干擾的新資料研制不斷是人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。(4) 現(xiàn)有的丈量規(guī)范及規(guī)范都局限于電磁特性的幅度信息，不涉及相位、極化及其他信息成分，在一定程度上限制了信息電子系統(tǒng)的EMC/EMI的分析和檢測。(5) EMC/EMI的測試運(yùn)用天線或探頭，在近區(qū)弱場丈量中，國內(nèi)已有的場強(qiáng)儀都存在探頭擾動待測場的問題，很難定量消除引入的丈量誤差，需求開發(fā)新的光電探頭。探頭的小型化和微型化及智能化也需進(jìn)一步開發(fā)。關(guān)于制定電磁兼容規(guī)范的組織和規(guī)范的引見IEC〔國際電工委員會〕：有兩個平行的組織制定EMC規(guī)范，CISPR和TC77。CISPR〔國際無線電干擾特別委員會〕：1934年成立。目前有七個分會：A分會〔無線電干擾丈量方法與統(tǒng)計(jì)方法〕、B分會〔工、科、醫(yī)射頻設(shè)備的無線電干擾〕、C分會〔電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無線電干擾〕、D分會〔機(jī)動車和內(nèi)燃機(jī)的無線電干擾〕、E分會〔無線接納設(shè)備干擾特性〕、F分會〔家電、電開工具、照明設(shè)備及類似電器的無線電干擾〕、G分會〔信息設(shè)備的無線電干擾〕。ITU-T〔國際電信聯(lián)盟電信規(guī)范委員會〕CCIR〔國際無線電咨詢委員會〕URSI〔國際無線電科學(xué)聯(lián)盟〕IEEEEMC-S〔跨國電氣電子工程學(xué)會電磁兼容專業(yè)學(xué)會〕IWCS〔國際電線電纜學(xué)術(shù)討論會〕2.電磁兼容技術(shù)的認(rèn)證開展電磁兼容認(rèn)證的重要性1969年結(jié)合國人類開展大會上就將電磁波列為環(huán)境污染源之一，隨著社會的開展，電磁污染必將越來越嚴(yán)重，從維護(hù)環(huán)境出發(fā)必需加以防治。實(shí)施電磁兼容認(rèn)證可有效地抑制用電設(shè)備的電磁干擾，維護(hù)和凈化電磁環(huán)境。產(chǎn)品的電磁兼容性能直接影響到產(chǎn)品性能目的的實(shí)現(xiàn)和提高。實(shí)施電磁兼容認(rèn)證可提高產(chǎn)品的技術(shù)程度和競爭力，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)提高。我國實(shí)施電磁兼容認(rèn)證可順應(yīng)國際開展趨勢，有效維護(hù)國內(nèi)市場。電磁兼容認(rèn)證的技術(shù)要求電磁兼容認(rèn)證執(zhí)行規(guī)范，涵蓋了電磁干擾和抗擾度兩個方面的內(nèi)容，產(chǎn)品根據(jù)認(rèn)證執(zhí)行規(guī)范，滿足相應(yīng)的限值要求。加強(qiáng)電磁兼容認(rèn)證認(rèn)識，提高產(chǎn)品競爭力企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)電磁兼容認(rèn)證認(rèn)識，順應(yīng)政府當(dāng)前目的實(shí)現(xiàn)的需求，經(jīng)過認(rèn)證提高產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)提高，在新的競爭中處于有利的位置。認(rèn)證&規(guī)范常見的認(rèn)證強(qiáng)迫性產(chǎn)品認(rèn)證：中國：CCC美國：FCC歐盟：CE自愿性產(chǎn)品認(rèn)證：自愿性UL或ETLCCCCCC中國強(qiáng)迫認(rèn)證2003-08-01實(shí)施，取代CCEE、CCIB家電產(chǎn)品認(rèn)證規(guī)范GB4343-1995〔丈量方法和允許值〕家電產(chǎn)品認(rèn)證規(guī)范GB4343.2-1999〔抗擾度〕CE&FCC歐盟CE規(guī)定的規(guī)范測試要求最為嚴(yán)厲，測試工程最多，包括電磁干擾、電磁抗擾度兩部分，普通而言，能經(jīng)過CE認(rèn)證根本上能經(jīng)過CCC認(rèn)證。美國FCC認(rèn)證采用的規(guī)范與中國3C、歐盟CE不同，而且產(chǎn)品任務(wù)電壓不同，經(jīng)過FCC認(rèn)證的產(chǎn)品，并不一定滿足3C認(rèn)證和CE認(rèn)證中的電磁兼容要求。認(rèn)證標(biāo)識電磁兼容和認(rèn)證的關(guān)系電磁兼容是其中之一產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品跟蹤實(shí)驗(yàn)工廠初次檢查工廠跟蹤檢查(每年一次〕特殊檢查EMC相關(guān)的丈量規(guī)范歐盟〔EU〕早在80年代就已作出決議，凡是投放到歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)〔EEA—EuropeanEconomicArea〕的產(chǎn)品必需求有CE標(biāo)志。規(guī)范根本上可以分為兩類：產(chǎn)品電磁騷擾特性丈量規(guī)范和產(chǎn)品抗擾性實(shí)驗(yàn)規(guī)范。1.2電磁兼容的根本概念電磁環(huán)境electromagneticenvironment：存在于給定場所的一切電磁景象的總合。電磁噪聲electromagneticnoise：一種明顯不傳送信息的時變電磁景象，它能夠?qū)τ杏眯盘柉B加或組合。干擾信號interferingsignal：損害有用信號接納的信號。電磁騷擾electromagneticdisturbance：任何能夠引起安裝、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁景象。電磁干擾electromagneticinterference(EMI)：電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。電磁發(fā)射electromagneticemission：從源向外發(fā)出電磁能的景象。電磁輻射electromagneticradiation：包括a)能量以電磁波方式由源發(fā)射到空間的景象。b)能量以電磁波方式在空間傳播EMC構(gòu)造圖電磁兼容的工程方法1測試修正法2系統(tǒng)設(shè)計(jì)法可采取的措施電路構(gòu)造封裝屏蔽濾波軟件本錢措施概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品市場階段1.4電磁干擾三要素干擾源、耦合通道及被干擾對象必需有干擾源、被干擾對象及耦合通道的同時存在才干構(gòu)成EMC問題。干擾源應(yīng)該說在條件適宜的前提下，任何耗費(fèi)能量的儀器、設(shè)備都有能夠成為干擾源。1、根據(jù)干擾的成因，可以將干擾源分為：自然電磁干擾源和人為電磁干擾源。電磁干擾源自然電磁干擾源人為電磁干擾源大氣干擾、雷電干擾、宇宙干擾、熱噪音功能性干擾源非功能性干擾源無線電廣播、電視、無線通訊、雷達(dá)導(dǎo)航輸電線、電氣化鐵路、車輛點(diǎn)火系統(tǒng)、開關(guān)系統(tǒng)、工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、辦公設(shè)備2、自然電磁干擾自然電磁干擾主要指的是宇宙干擾、大氣干擾、熱噪聲和堆積靜電干擾。宇宙干擾是來自宇宙的背景噪聲、太陽無線電噪聲以及天體、星座發(fā)射的無線電噪聲。太陽的的干擾頻率從10MHz到幾十GHz。宇宙干擾最為明顯的頻率范圍為20MHz～500MHz，主要的干擾對象為航天飛行器以及經(jīng)過衛(wèi)星傳播的通訊信號和廣播信號。除宇宙干擾外，大氣干擾也是常見的自然電磁干擾。主要是雷電干擾，其他的還有沙暴、雨霧等。大氣干擾的頻率范圍主要在30MHz以下，對地球上20MHz以下的無線電通訊影響很大。熱噪聲指的是處于一定熱力學(xué)形狀下的導(dǎo)體中所出現(xiàn)的無規(guī)那么電起伏，是由導(dǎo)體中自在電子的無規(guī)那么運(yùn)動引起的。如電阻熱噪聲、氣體放電噪聲等。3、人為電磁干擾1〕電氣設(shè)備干擾〔1〕電暈放電高壓輸電線因絕緣失效時會產(chǎn)生間歇脈沖電流，構(gòu)成電暈放電。電暈放電干擾對低頻感測系統(tǒng)的影響較為嚴(yán)重，對高頻感測系統(tǒng)影響不大?！?〕輝光放電及氣體放電。如熒光燈、霓虹燈、等。常溫空氣中，當(dāng)接點(diǎn)間隔為0.0076mm，電壓加到320V時會發(fā)生輝光放電。熒光燈的干擾電平普通為幾十微伏到幾千微伏，高的可達(dá)幾十毫伏；頻率為超高頻?！?〕火花放電電氣設(shè)備觸點(diǎn)處的斷續(xù)電流將會引起火花放電。對于有金屬外殼的電氣設(shè)備，干擾普通只能從縫隙處和引線處泄露?；鸹ǚ烹姼蓴_頻率很高。汽車點(diǎn)火干擾的頻率范圍為20MHz～1000MHz，作用間隔可達(dá)50～100m。〔4〕開關(guān)干擾〔5〕工頻干擾被干擾對象被干擾對象所囊括的范圍也很寬。一切的電子設(shè)備都有能夠成為被干擾對象，甚至人體。如電視機(jī)，收音機(jī)，模擬傳感器，放大器，計(jì)算機(jī)等。3.耦合通道只需有了耦合通道，干擾信號才干為被干擾對象所接納。耦合通道可以分為三類：輻射、傳導(dǎo)及感應(yīng)。如：電源線，內(nèi)部銜接電纜，機(jī)箱走漏，天線到天線，導(dǎo)線到導(dǎo)線等。安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)：safetyemc/1.6電磁兼容的單位分貝的定義在電磁干擾場強(qiáng)的測試中，往往會遇到量值相差非常懸殊(甚至達(dá)千百萬倍的信號)。為了便于表達(dá)、表達(dá)和運(yùn)算(變乘除為加減)，常采用對數(shù)單位——分貝(dB)。分貝表示兩個參量的倍率關(guān)系，通常用來表示變化范圍很大的數(shù)值關(guān)系。兩個功率電平比值的分貝(dB)為：其中，為某一功率電平；為比較的基準(zhǔn)功率電平。上式中以P2=1μw作為參考基準(zhǔn)功率，的分貝值就用