第一篇：电磁兼容课学习心得
电磁兼容——屏蔽学习心得
本人通过对多篇有关电磁兼容方面的论文的仔细研读和有关知识的了解，发现收获颇多，于是得到些许心得体会如下：
EMC（电磁兼容）是设备的一种能力，它要求设备在其电磁环境中能正常完成它的功能，又不至于因为环境干扰而影响其正常工作。产品的 EMC 性能直接关系到产品的工作稳定性、环境适应能力。EMC 设计是通信产品设计中不可缺少的重要组成部分。EMC 设计中比较关键的一项就是有关设备的屏蔽设计。屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个：一是限制内部的辐射电磁能越过某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域，现有的屏蔽措施都是基于这两个目的而施行。
目前，屏蔽系统已经为越来越多的用户所认识，它在电磁兼容方面的良好性能也正在为越来越多的人所认可。屏蔽系统具有良好的电磁兼容性，可以提供安全、高速、稳定的信息传输通道。屏蔽系统拥有一套完整的屏蔽、接地体系，提供最完整、最全面的电缆、部件及端到端全屏蔽解决方案，以满足当今网络日益提升的需求。对于屏蔽系统而言，接地是至关重要的过程，只有正确有效地接地才能体现出屏蔽的优越性和价值。
一．屏蔽系统的应用
1．信息安全：提高信息传输的安全性保证敏感数据不外漏，是选择屏蔽系统最重要的一个原因。随着网络信息化的普及，信息安全的重要性已经越来越被广大用户所重视，防止信息泄露就成为一个至关重要的问题。
2．高速网络：相对于100M和1000M的网络来说高速网络由于编码更复杂等原因，对外界的干扰更加敏感，通讯更容易受到外界的干扰。对屏蔽系统而言，屏蔽层屏蔽的不仅仅是外界电磁干扰，线缆之间的干扰也同样被隔离，屏蔽布线系统对ANEXT产生的影响具有先天的技术优势，所以屏蔽系统相对高速的网络运行更加稳定可靠。
3．特殊的传输环境：特殊的安装环境需要对外界的电磁干扰加以防护，比如建筑物附近有电台、电视台等强射频源，或者在大型动力装置附近，或者是各种的工业环境。这些环境中均有明确存在的连续或间断工作的强电磁干扰。在布线系统实施之前，虽然这些干扰对网络运行的影响很难定量分析，但使用屏蔽系 1 统可以更好地保障网络通讯正常运行。
二．屏弊的设计
1．屏蔽室：能提供电平低而稳定的环境，它为测量精度的提高，测量的可靠性和重复性的改善带来了较大的益处。但是由于被测设备在屏蔽室中产生的干扰信号通过屏蔽室的6个面产生无规则的漫反射，特别在辐射发射测量和辐射敏感测量中表现更为严重导致在屏蔽室里产生巨大的误差。
2．混合波室：在一个长方体屏蔽室里放置一个旋转的大的金属反射体来实现一个均匀场环境。所以在涽波室内某点的电磁场是来自各个方向反射波在这一点的矢量和。另外扇叶的旋转改变了电磁波抵达这一点的路径长度和波的反射次数。从统计意义上讲，腔体内的场将不会有明显的谐振场结构，最终在腔体的测试区内得到统计上均匀的，认意极化的，各项通行的场环境。
3．横电磁室：由3个部分组成：主体段、过渡段、矩形同轴连接线，横电磁室将输入能量转换为均匀磁场，因而消除了由使用天线可能带来的长得不均匀性问题。同时GTEM室地隔板与渐变的波导壁在终端都是匹配连接地，因此消除了其他设备所固有的反射和谐振现象。
三．屏蔽的应用
1．机柜（或屏蔽盒）的屏蔽：
实际中的电磁屏蔽体都不是一个全封闭的屏蔽体，亦即它在电气上不是连续均匀的。在实际的机箱和屏蔽盒结构设计中，通常都有电源线和控制线的引入和引出，在面板部分还有操作键、显示屏的开孔，后面板上还有通风孔等等，所以实际机箱在电气上并不连续，而电气不连续的机箱会降低其屏蔽效能。下面是对机箱设计中的一些基本做法：
（1）结构材料 ① 适用于底板和机壳的材料大多数是良导体，如铜、铝等，可以屏蔽电场，主要的屏蔽机理是反射而不是吸收； ② 对磁场的屏蔽需用铁磁材料，如高导磁率合金和铁。主要的屏蔽机理是吸收而不是反射； ③ 在强电磁场环境中，要求材料能屏蔽电场和磁场两种成分，因此需要结构上完好的铁磁材料。屏蔽效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好坏的影响；④ 对于塑料壳体，是在其内壁喷涂屏蔽层，或在汽塑时掺入金属纤维。
（2）缝隙：① 在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好地搭接。最 2 坏的电搭接对壳体的屏蔽效能起决定性作用；② 保证接缝处金属对金属的接触，以防电磁能的泄漏和辐射。
（3）穿透和开口：① 要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度，典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时，屏蔽效能降低 30dB以上。② 电源线进入机壳时，全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳处专为滤波器设置一隔舱。③ 信号线、控制线进入或穿出机壳时，要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器（插座）适用于这种场合使用。
（4）搭接：① 尽可能用同样的金属搭接。保证搭接的直流电阻不大于 2.5 毫欧；② 对不同金属进行搭接要注意各种金属在电化学序列表中的相对位置。电位差要尽可能小，并有合适的防腐蚀措施。当级别相差较远的金属搭接时，需在两金属表面间放入一个中间级别的金属垫圈； ③ 修整搭接表面，以便得到最大的接触面积 ；④ 搭接前清洗所有配接表面。为防止氧化，在清除了保护层之后就马上搭接配合表面； ⑤ 对于永久性搭接应尽可能用熔焊或铜焊锡焊连接所 有的接合面。射频搭接应优先采用永久性搭接。
2．插箱的屏蔽
当插箱的工作频率较高容易干扰其他插箱工作时，或工作非常敏感易受到其他插箱干扰时，有必要考虑插箱的屏蔽性能，插箱的屏蔽比较复杂，一般可采用以下方式：（1）面板采用金属面板，一般使用 U 形面板；（2）为保证面板间的良好搭接，最好使用金属簧片；（3）面板与机框间最好用金属簧片或导电衬垫保证搭接；（4）机框的搭接必须良好保证；（5）插箱的上下一般有通风散热要求，可使用多孔薄板；（6）为及时泄放面板上的静电，面板上最好有一金属插针，此插针有静电泄放和定位两个作用；在机框内对应插针处必须有定位孔和接地簧片配合。
3．电缆的屏蔽：由于电磁波存在于每个角落，所以稍有疏忽，就可能导致严重的损失，因此，对于各物件的屏蔽得慎重规划。在各物件中，首重电缆之屏蔽，电缆的屏蔽最常使用编织的金属网，而影响其屏蔽效能的因素包括：屏蔽材料及厚度，屏蔽层的终结方法及所使用的接头，线上的驻波比，电缆本身的长度及方向；此外，就实际上，电缆加屏蔽层后的柔软度亦应重视。此外，电缆的 3 屏蔽层应加以绝缘，因为不当的接地会产生杂讯；同时，除了同轴电缆之外，屏蔽层不应视为信号之回线。另外，用于传送高频信号的电缆其屏蔽层应两端接地。除了电缆得加屏蔽层之外，接头也应一并考虑；同时，接头的屏蔽应予以适当的接地，而其屏蔽效能应不低于电缆屏蔽。
四．屏蔽材料的发展方向(1)高分子导电涂料：
高分子导电涂料是用金属粉末、碳粉、石墨等导电填料与高分子聚合物如环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等混合后，涂于塑料表面制成的，由于其具有易在复杂形状表面涂敷，成本低廉等优点，现在越来越受到青睐。导电涂料的种类主要有银系、碳系、铜系、镍系等。银系的化学性质稳定,导电性能好，屏蔽效果可达65dB以上。
(2)复合型屏蔽材料：
复合屏蔽材料是目前研究比较热门的一类新型屏蔽材料，由绝缘的合成树脂、良导电性能材料及添加剂混合加工制成。根据填充材料类型的不同，大致可分为金属纤维复合材料和非金属纤维复合材料两大类。
(3)导电织物：
导电织物就是在一般纺织品表面镀上金属，或者将金属纤维编入纺织品中，使之既具有金属良好的屏蔽效能，同时又不失纺织品原有的柔韧性等特征。其品种主要有碳纤维与普通纤维混纺织物、金属纤维无纺布、普通化纤络合铜纤维织物等。由于方便、质轻等优点,现在导电织物正成为研究的热点。
(4)发泡材料：
发泡材料大致包括发泡金属和发泡塑料两大类。发泡金属是金属和空气的复合材料，根据其内部气泡的形态可把发泡金属分成两种：气泡独立存在的独立气泡型和气泡连续分布的连续气泡型。许多金属材料如碳钢、不锈钢、铝、铜、铅、钛、银、镍基超合金等都可制成发泡金属；其中又以发泡铝技术最为成熟、应用最为广泛。由于其结构上多孔的特点,使得电磁波在金属内部的吸收损耗和多次反射，损耗大大增加,因此厚度很薄就可起到很好的屏蔽效果。
五．电磁屏蔽技术中还存在以下困难有待解决：
降低屏蔽材料的厚度，同时也降低了材料的屏蔽效能，这与结构设计要求增 4 加强度和厚度相矛盾。阻抗匹配也是屏蔽吸波材料开发的难点，理想情况是一种材料的电导率和磁导率越高越好，然而对于单组分材料很难同时具备较高的介电常数和磁导率：低频磁场屏蔽仍然是电磁屏蔽中的难点，目前常用的方法是采用多重屏蔽和远离场源，但更有效的措施还需进一步研究。复合屏蔽材料和结构由于其设计功能上的限制，工艺成型难度较大。
六．总之屏蔽设计是 EMC 设计中相当重要的一环，屏蔽措施的好坏直接关系到整个系统的 EMC 效果。但由于电磁波无处不在，所以屏蔽也是一个多样、复杂和充满变化的问题，只有在在每个可能受到电磁干扰的地方都多加注意，从细微之处抓起，才能达到较好的屏蔽效果。所以作为一名当代大学生，我们应当好好学习，掌握丰富的文化知识和总结实践经验，为其屏蔽技术的发展做出一点贡献。
第二篇：西电 电磁兼容课学习心得
电磁兼容大作业
（三）班级：
学号： 姓名：
电磁兼容课学习心得
通过这学期的学习，我对电磁兼容在理论方面有了更进一步的了解，对电磁兼容以及电磁屏蔽有了深刻的理解，包括它们的起源以及在电子设备的应用方面的更深学习。
人类进入信息化时代，0Hz-400GHz的电磁波在电子产品中得到了广泛的应用。随之而来的电磁干扰在各个波段都存在，无孔不入的传导和辐射给电子产品以及周围的环境造成非常严重的影响。尤其给人们的生活带来了越来越多的危害。一个新的电子产品在国内外市场上不仅要有精确的测量性能，而且要符合与该产品相关的电磁兼容性能。电磁兼容是指电器及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，也就是要求在同一电磁环境中，各种电子设备能正常工作而又互不干扰，达到兼容状态。
一个好的电子产品，除了产品自身的功能以外，电路设计和电磁兼容性(EMC)设计的技术水平，对产品的质量和技术性能指标起到非常关键的作用。本文通过举例对开关电源的电磁兼容设计，介绍了一般电子产品中电磁干扰的解决方法。
现代的电子产品，功能越来越强大，电子线路也越来越复杂，电磁干扰(EMI)和电磁兼容性问题变成了主要问题，电路设计对设计师的技术水平要求也越来越高。先进的计算机辅助设计(CAD)在电子线路设计方面很大程度地拓宽了电路设计师的工作能力，但对于电磁兼容设计的帮助却很有限。
电磁兼容设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化设计，使之能成为符合各国或地区电磁兼容性标准的产品。EMC的定义是：在同一电磁环境中，设备能够不因为其它设备的干扰影响正常工作，同时也不对其它设备产生影响工作的干扰。
电磁干扰一般都分为两种，传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。因此对EMC问题的研究就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。
美国联邦通讯委员会在1990年、欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保他们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性。
目前全球各地区基本都设置了EMC相应的市场准入认证，用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势。如：北美的FCC、NEBC认证、欧盟的CE认证、日本的VCCEI认证、澳洲的C-tick人证、台湾地区的BSMI认证、中国的3C认证等都是进入这些市场的“通行证”。
无论是简单还是复杂系统，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：第一要有干扰源；第二要有传播干扰能量的途径；第三必须有被干扰对象的响应。所以控制干扰源的电磁辐射，切断或抑制电磁，提高敏感设备的抗干扰能力是电子设备和系统电磁兼容性设计的主要内容。具体有以下几个方面的措施，用来实现电磁兼容性。
一 电磁兼容的实现
1.1干扰电路
电子设备中的单元电路应设计和选用本身电磁能量辐射小、抗干扰能力强的线路形式。小信号放大器应增大线性动态范围，提高电路的过载能力，减小非线性失真；功率放大器工作在甲类状态时，产生的谐波最少；工作在乙类时，应采用推挽形式来抑制二次谐波，丙类状态用于射频放大，为抑制谐波电平应采用锐调谐、高Q滤波器。
1.2器件和电路的合理布局
将容易受到干扰的敏感元器件和单元电路尽可能地与干扰源远离；输出与输人端口妥善隔离；高电平电缆与脉冲引线与低电平电缆分开排布。
1.3良好的接地系统
设计低阻抗的地线，单元电路和设备的接地系统、电缆屏蔽层的接地、信号电路屏蔽体的接地等的正确设计，并采用合理的阻隔地环路干扰的措施。
1.4良好的电磁屏蔽 用屏蔽体包封干扰源，可以防止干扰电磁辐射向外传播；用屏蔽体包封被干扰电路，可以防止干扰电磁能量进入。电磁屏蔽虽然能够有效地切断近场感应和远场辐射等电磁干扰的传播通道，但它会造成电子设备散热困难、维修不便、成本增加，应根据最佳进行设计。
二 屏蔽的分类
电磁屏蔽是以金属隔离大的原理来控制电磁波由一个区域向另一个感应或传播的方法。电磁屏蔽是用来防止恒定电场和静电场的影响，它需要完善的屏蔽体和接地。电磁屏蔽是用来防止交变电场，交变磁场还有交变电磁场之间的影响，电磁屏蔽既要有良好的接地，又要有良好的接地，而且要求屏蔽体具有良好的电连续性，导体一般不能穿过屏蔽体。
一般将电磁屏蔽分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。它们都是利用屏蔽体阻止或衰减电磁干扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一，让设备能够和谐工作。但是由于所要屏蔽的场的特性不一样，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。
2.1静电屏蔽
它主要是防止外界的静电场进入到某个区域.对于变化很慢的交流电的电场几乎和静电场一样，只是电荷的分布周期性地变化而已。因此，防止低频交流电的电场也可以归结为静电屏蔽一类。静电屏蔽是静电平衡的必然结果。导体的静电平衡条件是其内部场强处处为零。在静电平衡状态下，一个导体空腔与其它带电导体壳和实心导体一样，内部没有电场。只要达到了静电平衡状态，不管导体空腔本身带电或是处于外界电场中，这一结论总是成立的。这样, 导体空腔内的场强不受腔外电荷和电场的影响这就是静电屏蔽。它对屏蔽导体壳的厚度和电导率并没有要求,相对来说屏蔽体的电导率高一点是比较好的。
2.2静磁屏蔽
它主要是屏蔽外界静磁场和低频电流的磁场,必须用磁性介质作外壳。外壳受到外磁场的感应然后磁化而得到的磁场,在铁磁介质周围弱中间强。在磁场中放一个铁壳,铁壳与空腔可看作并联的磁阻.由于空气的磁导率接近于1,而铁壳的磁导率至少有几千,空腔的磁阻远远大于铁壳的磁阻，于是,外磁场的磁感应线绝大部分将沿屏蔽壳通过,而进入空腔内部的磁通量是很少的。铁磁介质的磁导率越大,磁阻越小，漏到外面的磁通量就越少。于是,高磁导率的外壳就把磁通量几乎全部集中到自己的内部。这样,就可以达到磁屏蔽的目的。但是，从理论上讲，壳内的磁场并不等于零，因此静磁屏蔽是不完全的。壳的厚度和磁导率对屏蔽效果有明显的影响。
2.3高频电磁场的屏蔽
在高频电磁场中导体上的感应电荷不是静止的，所以导体没有处于静电平衡状态，必须考虑电磁场在导体内透入的深度.电磁波射向金属导体表面时，它的强度最后衰减到零.在进入导体表面之后，在导体中将产生一个高频的交流电和电磁场.电磁波的穿透深度与其频率还有导体的电导率、磁导率都有关系。从能量的角度来讲，电磁波在导电介质中传播时有能耗，所以场强在衰减。由于有衰减因子，高频电磁波只能透入导体表面薄层内，并在导体表面这一薄层内形成涡流，这种现象称为趋肤效应。正是由于涡流的存在使电磁波向空间反射，一部分电磁波能量透入导体内，形成导体表面薄层内的电磁波，最后通过传导电流把这部分能量耗散为焦耳热.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而做成电磁屏蔽装置。
三 屏蔽的性质
屏蔽用于切断通过空间辐射的干扰传输途径。一个实际的屏蔽体既需电场屏蔽又需磁场屏蔽和电磁屏蔽。对于电磁波部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。而在实际要达到80dB以上的屏蔽效能是十分困难的。因为屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于构成屏蔽体的材料,而且取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要满足电磁屏蔽的两个基本性质。
3.1屏蔽体的导电连续性
它是指整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值的。一个实用的机箱上会有很多孔、缝造成屏蔽：通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分的结合缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存在，如果设计人员在设计时没有考虑如何处理，屏蔽体的屏蔽效能往往很低，甚至没有屏蔽效能。
其中通风口的处理：孔洞的电磁泄漏与孔洞的最大尺寸有关, 因此在屏蔽机箱的通风设计上,往往采用与一个大于L相同开口面积的多个小孔构成的孔阵代替一个大孔。通风口的处理方法一般为下面四种:（l)孔阵金属板:在金属板上或机箱上打出通风孔阵而制成。优点是成本低,不占用安装空间。缺点是风阻大,高频屏效低。（2）屏蔽通风网:将屏蔽网加框制成通风板或直接将屏蔽网压装到通风口处。其优点是通风量大,缺点是高频性能差,对500MHz以上的电磁波几乎没有屏蔽作用。
（3)波导通风窗:是利用金属管对电磁波具有高频容易通过,低频衰减较大的特性,与电路中的高通滤波器十分相像。与滤波器类似,波道管的频率特性也可以用截止频率来描述。其优点是通风量大,屏蔽效能高,整体的刚性好,缺点是成本较高。常用的波导管有矩形、圆形、正六边形,其中正六边形蜂窝状的波导管通风窗因有其独道的优点,最为常用。
（4)防尘屏蔽通风窗:经特殊工艺制作,由发泡金属与表面镀镍等高导电、高导磁材料构成。其优点是屏蔽效能高,通风量大,防法性、抗电化学腐蚀性好,缺点是成本较高。
3.2不能有直接穿过屏蔽体的导体
一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱其屏蔽效能就会损失99.9%(6OdB)以上。但是,实际机箱总是会有电缆穿出、穿入,至少会有一条电源电缆存在,如果没有对这些电缆进行妥善处理,这些电缆会极大的损坏屏蔽体,妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一。
穿出屏蔽体电缆的两种处理方法:第一种将导线屏蔽起来,这相当于将屏蔽体延伸到导线端部。第二种对导线进行滤波处理,滤除导线上的高频成份。屏蔽处理:在电缆端口上安装低通滤波器,可以有效的滤除电缆上的干扰,保持屏蔽体的完整性。
四 屏蔽原则
首先确定电磁环境,包括电磁场的类型,电磁场的强度、频率以及屏蔽体至源的距离等。然后当需要综合考虑低频磁场和高频磁场的屏蔽时,可以在屏蔽体上再镀上一层其他材料,如银或铜。为了有效地进行磁屏蔽,必须使用如坡莫合金之类对低磁通密度有高导磁系数的材料。然后为了获得更好的屏蔽效能可采用双层屏蔽或多层屏蔽。最后，多块材料组成屏蔽体时,为了保持磁连续性可采用机械法和焊接法。在转角处或过渡处,为了获得较好的屏蔽效能可采用焊接的方法。保持接触面的连续性可使磁力线沿低磁阻通道连续。
五 终结
综上所述，在当今电子技术发展突飞猛进的时代，电磁屏蔽作为电磁兼容技术的重要组成部分越来越凸显出它的重要性，对电磁屏蔽进行分类分析、对屏蔽材料的屏蔽效果进行探讨，将有助于我们对电磁屏蔽新技术、新材料等问题的研究，使得电磁屏蔽技术能够尽快走向成熟。屏蔽在电子设备中非常有用，它可以排除各种不必要的干扰，优化电子设备的性能，在实际的应用中应根据具体的要求设计，优化电子性能。
通过前面的学习，让我对电磁屏蔽越感兴趣，不仅了解了它的原理，性质还有在高科技的应用，也使我在生活中遇到的问题得到了解释，我们把在外面信号很强的手机装进一个密实的铁盒子里，然后用另一个手机打电话，始终不在服务区，原来这就是电磁屏蔽的原因，电磁波进不了盒子里面。还有很多生活中的事例都可以很好的解释了。
第三篇：电磁兼容测试
一、前言
自从麦克斯韦建立电磁理论、赫芝发现电磁波百余年来，电磁能得到了充分的利用。尤其在科学发达的今天，广播、电视、通信、导航、雷达、遥测遥控及计算机等领域得到了迅速的发展，给人类创造了巨大的物质财富，特别是信息、网络技术的爆炸性发展，使世界的对话距离和时间骤然缩短，世界的面貌焕然一新，地球村的梦想将成为现实。然而，伴随电磁能的利用，也带来了电磁干扰的产生。元用的电磁场，通过辐射和传导的途径，以场和电流(电压)的形式，侵人工作着的敏感的电子设备，使其无法正常工作。而且，如同生态环境污染一样，随着科学技术的发展.电磁环境的污染也越来越严重。它不仅对电子产品的安全与可靠性产生危害，还会对人类及生态产生不良影响。当然，这种污染不会滞留和积累电磁能量，一旦电磁骚扰源停止工作，干扰也即消失。
电磁环境的不断恶化，引起了世界各工业发达国家的重视，特别是二十世纪七十年代以来，进行了大量的理论研究及实验工作。进而提出了如何使电子设备或系统在其所处的电磁环境中，能够正常的运衍，而对在该环境中工作的其它设备或系统也不引人不能承受的电磁干扰的新课题。这就是所谓的电磁兼容。
电磁兼容学是一门新兴的跨学科的综合性应用学科。作为边缘技术，它以电气和元线电技术的基本理论为基础，并涉及许多新的技术领域，如微波技术、微电子技术、计算机技术、通信和网络技术、以及新材料等等。电磁兼容技术研究的范围很广，儿乎所有现代化工业领域，如电力、通信、交通、航天、军工、计算机和医疗等都必须解决电磁兼容问题。研究的热点内容主要有：
电磁干扰源的特性及其传输特性；
电磁干扰的危害效应；
电磁干扰的抑制技术；
电磁频谱的利用和管理；
电磁兼容性标准与规范；
电磁兼容性的测量与试验技术；
电磁泄漏与静电放电等。
电磁兼容学又是技术与管理并重的实用工程学。开展这样的工程，需要投入大量的人力和财力。国际标准化组织已经和正在制定EMC的有关标准和规范。我国在这方面的起步虽然较晚，但发展很快。随着市场经济的发展，我国要参与世界技术市场的竞争，进出口的电子产品都必须通过EMC检验。因此，我国政府和相关部门越来越关注EMC问题，不断制定了有关的强制性贯彻标准。各部门和军兵种也都开始研究并建立了不同规模的EMC实验室和检测中心。各种形式的技术研讨和交流，促进了EMC技术的普及、推广和应用。我国98年已立法强制对六类进口电子产品(计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响)及通信终端产品施行EMC检测。99年国家质量监督局发布了《EMC认证管理办法》。我国电子技术标准化研究所EMC测试实验室被美国联邦通信委员会通过了FCC认可。从2000年2月16日起，出口美国的信息技术设备和发射及接收设备，由该实验室出具的数据将被美国直接接受。目前，国内也正在审定和验收正式的EMC认证机构和实验室。
产品的EMC检测是实现电磁兼容不可缺少的技术手段，强制贯彻电磁兼容标准，则是保证产品质量和提高市场竞争力的先决条件。
二、电磁兼容基本概念
关于EMC的有关概念、定义和术语，在1995年颁布的国家标准GB/T4365“电磁兼容术语”中有详细的阐述。这里仅就几个主要概念作一些辅助说明。
1.电磁环境(Electromagnetic Environment)
指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。
给定场所即空间。所有电磁现象包括全部时间与全部频谱。
2.电磁兼容性(Electmmagnetic Compatibiiity-EMC)
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。
对于EMC这一概念，作为一门学科，可译为“电磁兼容”，而作为一个设备或系统的电磁兼容能力，可称为“电磁兼容性”。
由定义可以看出，EMC包括两个方面的含义，即设备或系统产生的电磁发射，不致影响其它设备或系统的功能；而本设备或系统的抗干扰能力，又足以使本设备或系统的功能不受其它干扰的影响。这就又引出了另外两个概念——电磁干扰和电磁敏感度。
3.电磁干扰(Electromagnetic Interference-EMI)
电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
所谓电磁骚扰(Electmmagnetic Disturbance)是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或元生命物质产生损害作用的电磁现象。它可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化，它可能引起设备或系统降级或损害，但不一定会形成后果。而电磁干扰则是由电磁骚扰引起的后果。电磁干扰是由干扰源、藕合通道和接收器三部分构成的。通常称作干扰的三要素。
根据干扰传播的途径，电磁干扰可分为辐射干扰和传导干扰。
辐射干扰(Radiated Interference)是通过空间并以电磁波的特性和规律传播的。但不是任何装置都能辐射电磁波的。
传导干扰(Conducted Interference)是沿着导体传播的干扰。所以传导干扰的传播要求在干扰源和接收器之间有一完整的电路连接。
4.电磁敏感度(Electmmagnetic SuseeptibilkrEMS)
在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。敏感度高，抗扰度低。其实二者是一个问题的两个方面，即从不同角度反映装置、设备或系统的抗干扰能力。以电平来表示，敏感度电平(刚刚开始出现性能降低时的电平)越小，说明敏感度越高，抗扰度就越低；而抗扰度电平越高，说明抗扰度也越高，敏感度就越低。
电磁敏感度也分为辐射敏感度和传导敏感度。
三、电磁干扰的危害
人们常说的射频干扰(Radio Frequency Interference-RFI)是指元线电广播范围的干扰。1934年在巴黎举行的国际无线电干扰特别委员会(CISPR)，就是第一次开始对电磁干扰及其控制技术的世界性有组织的研究。在人类进入信息化社会的今天，电磁波作为一种资源已在OHz~400GHz宽频范围内，广泛地用于信息技术产品中，如汽车、通信、计算机、家电等产品，大量地拥人社会和家庭。伴之而来的电磁干扰也就从甚低频到微波波段，无孔不入地辐射或传导至运行中的子设备或系统以及周围的环境。给设备或系统以及生态带来各种各样的危害。现就几个领域的电磁骚扰现象作简要介绍。
(一)信息技术设备的电磁干扰不容忽视
信息技术设备(Informatbn Technohgy Equipmem-ITE)是指用于以下目的的设备：
接收来自外部源的数据(如通过键盘、数据线输入)；
对接收到的数据进行某些处理；
提供数据输出。
过去，人们往往认为，计算机是以逻辑为特征的数字系统，受自身和外来电磁干扰影响不会很大。尽管在系统设计和工程实现中，也自觉或不自觉地进行着防止和消除各种干扰的工作，然而，提到掌握和运用EMC技术上来认识和研究，其意识性还欠缺。然而，随着微电子技术的发展，计算机己朝高速度、高灵敏度、高集成和多功能方向发展，系统已是含有多种元器件和许多分系统的低压传输信息的复杂设备。高速和高密，会使系统的辐射加重，低压、高灵敏度会使系统的抗扰度降低。因此，由于电磁环境的干扰和系统内部的相互窜扰，严重地威胁着计算机和数字系统工作的稳定性、可靠性和安全性。如兼容机经常出现死机的现象就是典型一例。
(二)信息技术设备的电磁泄揭威胁着信息安全
计算机的键盘、显示屏等都会使信息辐射泄漏出去。如果泄漏的是有用信息，一旦被敌方截获，将会造成巨大损失。美国是最早利用电磁辐射泄漏获取情报和重视防信息泄漏的国家。美国曾有人在纽约做过试验，将辐射信号截获设备“数据扫描器”装在汽车上，从曼哈顿南端的贝特利公园，沿华尔街缓行，对沿途的海关大楼、联邦储备银行、世界贸易中心、市政厅、警察总局、纽约电话局以及联合国总部等单位正在工作的计算机进行辐射信号监测。惊奇地发现，纽约是一个巨大的信息库。如果截获者，对其有兴趣，便可通过放大、特征提取、解密、解码等技术或信息处理等，获得有用的情报。据资料介绍，当今的截获技术相当先进，可在1公里之内，获取清晰的屏幕图像。在通信方面，则往往是以传导波的方式泄漏和截获。因为，通信领域的信号传播方式主要是电缆、光缆和无线电波。所以，网络时代，传导形式的泄密更加严重。美国曾在20世纪70年代，一个潜水员在前苏联领海纵深内部的鄂霍次克海120米深的海底军事通信电缆上安装了一个6米长的窃听设备，它大量记录了所有经过电缆的通信信号。由于没有采取任何加密措施，而使大量军事通信情报轻易地落在了美国人手中。美国在信息泄漏的制技术方面也很高明。美国国家安全局和美国国防部从二十世纪六十年代就开始研究制定和逐步完善的防电磁泄漏标准，就是用于计算机及信息设备防信息泄漏的研究被称作Tempest技术。IBM开发的Tempest个人计算机、打印机、显示器等产品.就有明显的市场竞争力。在网络时代，信息泄漏被认为是对网络安全的最大威胁。所以，防信息泄漏已不再只是对军事领域才有意义，而在经济领域及各行各业都应引起足够的重视了。
(三)机载系统的EMI现象
我们都知道，在飞机上不允许使用笔记本电脑、手机和听CD片等。其原因就在于避免这些设备产生电磁骚扰。一旦电磁骚扰通过飞机上的电缆线藕合到机上的敏感设备，就可能形成干扰，使设备工作不稳，甚至失控。如果这些骚扰通过机舱的窗户向外辐射，使空间的电磁环境更加复杂，而机身上有大量的传感器和数十付天线，就会因干扰而增加飞机偏离航线或造成其它事故的可能性。本来飞机设计对电磁兼容性，尤其是抗扰性的要求就是非常高的。
现代交通工具越来越多的依赖于电子系统。对车载接收、监控和定位等电子控制系统来说，如果电磁抗扰度不够，就很容易受空间电磁环境干扰而不能正常工作，甚至失控造成事故。如气囊的保护失灵、定位错误等。铁路道岔的信号自动控制，如果因电磁干扰造成误控，将会给列车的行驶带来不堪设想的灾难。
(四)微波领域的电磁干扰
卫星地面站和雷达装置都会受到诸如：特高频波段的电视信号、核电信号等干扰。如美国正在研制的新一代大功率徽波武器，其频率在l~100GHz范围，可想，强的微波辐射将会给电子设备或系统以及生物带来多么严重的破坏和杀伤。
移动电话正在我国蓬勃发展，可是它所产生的电磁干扰给持手机的人们带来许多困扰和惊恐。目前，国家尚无关于移动电话的电磁辐射卫生标准，也无手机电磁辐射测试方法的标准.但据有关部门的初步检测和分析，认为手机的电磁辐射为点频微波辐波。手机在使用过程中，其电磁辐射以手机与基站(网)取得联系时最大，第一声铃响后，辐射逐渐减小。所以，在手机接通后的最初几秒之内，最好不要马上将手机贴耳接听。因为人的大脑和眼睛对辐射是比较敏感的，以免造成伤害。当然，在通话过程中，声调的高低、声音的大小和快慢也会使辐射有所不同。另外，手机的类型不同，天线的内置或外置，其辐射都会有些差别。
(五)EMI对医疗卫生设备或系统的危害
当今，许多医疗设备都采用了先进的电子和信息技术。这些设备的抗扰度如何，直接关系到人们的生命安危。如心脏起膊器，往往就会受到来自计算机、手机等的电磁干扰，使其功能发生变化。据说，一付由生物电控制的假肢，在高压线下受到电磁干扰后人仰车翻。所以医疗设备的电磁兼容性设计尤为重要，医疗单位的电磁环境值得关注。
另外，雷电和静电放电的危害，也属电磁危害范畴，其危害的严重性是人们多有体会和认识的。
四、坚持电磁兼容设计，确保产品质量
EMC学科的建立和一系列电磁兼容标准的制定，为我们从理论与实践的结合上实现产品或系统的电磁兼容提供了指导。
EMC设计的目标是通过EMC测试和认证。
EMC设计的最终目的是为了使我们的设备或系统能在预定的电磁环境中正常、稳定的工作，并对该电磁环境中的任何事物不构成电磁骚扰，即实现电磁兼容。
EMC设计涉及的内容很多。从原理上讲，要研究 干扰的三要素(干扰源、干扰的藕合通道和接收器)和 抑制干扰措施等。从技术来说，主要是如何运用滤波、接地和屏蔽三大技术。
电磁兼容设计的基本原则和方法，首先是根据产品设计对EMC提出的要求和相应的指标，然后，依据电磁兼容的有关标准和规范，将设计产品的电磁兼容性指标要求分解成元器件级、电路级、模块级和产品级的指标要求，再按照各级要实现的功能要求，逐级分层次的进行设计。
电磁兼容性设计应考虑的问题很多，但从根据上讲，就是如何提高设备的抗扰度和防止电磁泄漏。通常采取的措施，一方面设备或系统本身应选用互相干扰最小的设备、电路和部件，并进行合理的布局。再就是通过接地、屏蔽及滤波技术，抑制与隔离电磁骚扰。对不同的设备或系统有不同的设计方法和措施。下面具体谈点粗浅认识。
(一)元器件的选择和电路的分析是EMC设计的基础
以计算机为例.它是以数字电路为主，以低电平传输信号的设备。所用的数字集成电路既是干扰源，又是干扰的敏感器件，以存储器为代表的MOS器件就是一个典型例子。存储器瞬间工作时能产生很大电流，加之工作频率可达百兆以上，因而易产生窜扰，造成误动作或通过公共阻抗干扰其它电路。但另一方面，MOS器件本身的抗扰性又很差。数字电路传送脉冲信号，产生的辐射频率范围很宽，如时钟产生器、高速逻辑电路等都会产生高频干扰和电磁泄漏，同时也会受通信、电视等频段的电磁骚扰。因此，在设计时要考虑选用抗干扰器件，合理确定指标和运用接地、屏蔽等技术。
(二)电珠系统的电磁兼容性设计
无论是信息技术设备还是无线电电子、电气产品都要有电源供电。电源有外电源和内电源，电源是典型的也是危害严重的电磁干扰源。如电网的冲击，尖峰电压可高达千伏以上，会给设备或系统带来毁灭性的破坏。另外，电源干线是多种干扰信号侵人设备的途径。因此，电源系统，特别是开关电源的EMC设计是部件级设计的重要环节。其措施多种多样，诸如供电电缆直接从电网总闸引出，电网引出的交流经稳压、低通滤波、电源变压器绕组间的隔离、屏蔽以及浪涌抑制和过压过流保护等。
(三)接地系统的抗干扰设计
良好的接地可以保护设备或系统的正常操作以及人身安全。可以消除各种电磁干扰和雷击等。所以接地设计是非常重要的，但也是难度较大的课题。地线的种类很多，有逻辑地、信号地、屏蔽地、保护地等。接地的方式也可分单点接地、多点接地、混合接地和悬浮地等。理想的接地面应为零电位，各接地点之间无电位差。但实际上，任何“地”或接地线都有电阻。当有电流通过时，就会产生压降，使地线上的电位不为零，两个接地点之间就会存在地电压。当电路多点接地，井有信号联系时，就将构成地环路干扰电压。因此，接地技术十分讲究，如信号接地与电源接地要分开，复杂电路采用多点接地和公共地等。
(四)印制电路板的EMC设计
元器件、电路和地线引起的骚扰都会在印制电路板上反映出来。因此，印制电路板的EMC工程设计非常关键。印制电路板的布线要合理，如采用多层板，电源线与地线靠近，时钟线、信号线与地线的臣离要近等，以减少电路工作时引起内部噪声。严格执行印制电路板的工艺标准和规范，模拟和数字电路分层布局，以达到板上各电路之间的相互兼容。
另外，值得注意的是在进行EMC设计时，一定不能忽略对静电放电(ESD)的防护。ESD防护的关键，一是防止静电核的产生和积累，再就是阻隔ESD效应的发生。阻止披电的方法和措施很多，这里不做赘述。
五、掌握并运用EMC测试技术
EMC设计与EMC测试是相辅相成的。EMC设计的好坏是要通过EMC测试来衡量的。只有在产品的EMC设计和研制的全过程中，进行EMC的相容性预测和评估，才能及早发现可能存在的电磁干扰，并采取必要的抑制和防护措施，从而确保系统的电磁兼容性。否则，当产品定型或系统建成后再发现不兼容的题，则需在人力、物力上花很大的代价去修改设计或采用补救的措施。然而，往往难以彻底的解决问题，而给系统的使用带来许多麻烦。
EMC测试包括测试方法、测量仪器和试验场所，测试方法以各类标准为依据，测量仪器以频域为基础，试验场地是进行EMC测试的先决条件，也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC检测受场地的影响很大，尤其以电磁辐射发射、辐射接收与辐射敏感度的测试对场地的要求最为严格。目前，国内外常用的试验场地有：开阔场、半电波暗室、屏蔽室和横电磁波小室等。
作为EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和质量体系认证而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室。或称检测中心。它包括有进行传导干扰、传导敏感度及静电放电敏感度测试的屏蔽室，有进行辐射敏感度测试的消声屏蔽室，有用来进行辐射发射测试的开阔场地和配备齐全的测试与控制仪器设备。要建立这样一套完善的实验室需投入几百万甚至数千万元人民币。目前，国内已有数家已建成或正在投资兴建。
另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。比起大型的综合实验室，这类测试实验室规模小，造价低。主要适用于预相容测试和EMC评估。也就是为了使产品在最后进行EMC认证之前，具有自测试和评估的手段。如有不足，还可充分利用社会成果，内外合作，相互比对和交流，以达节约开支，改进设计，不断提高产品的电磁兼容性之目的。
在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地提供EMC有关参数。新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，实现了电磁辐射的可视化。可对系统的单个元器件，PCB板、整机与电缆等进行全方位的三维测试，显示真实的电磁辐射状况。
EMC测试必须依据EMC标准和规范给出的测试方法进行，并以标准规定的极限值作为判据。对于预相容测试，尽管不可能保证产品通过所有项目的标准测试，但至少可以消除绝大部分的电磁干扰，从而提高产品的可信度。而且能够指出你如何改进设计、抑制EMI发射。
六、结束语
EMC作为一门多学科的高新技术，以其在质量保证体系中的重要作用而逐渐被人们所认识。坚持电磁兼容性设计，提高贯彻EMC标准的意识性。消除电磁干扰，实现电磁兼容，从根本上提高产品的质量与可靠性。
第四篇：电磁兼容作业
题目：电源电磁兼容原理及抑制方法电磁兼容原理作业
姓名：赵军
学号：S20060151
电源电磁兼容原理及抑制方法
随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）。
EMI信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。
本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。1 电磁干扰的产生和传播方式
开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。1.1 传导干扰的产生和传播
传导干扰可分为共模（Common Mode-CM）干扰和差模（Differential Mode-DM）干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。1.1.1 共模（CM）干扰
变换器工作在高频情况时，由于dv/dt很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。如图1所示，共模干扰电流从具有高dv/dt的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频LISN网络（由两个50Ω电阻等效）流回输入线路。
图1 典型开关变换器中共模、差模干扰的传播路径
根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法： 1）优化电路器件布置，尽量减少寄生、耦合电容。
2）延缓开关的开通、关断时间。但是这与开关电源高频化的趋势不符。3）应用缓冲电路，减缓dv/dt的变化率。1.2.2 差模（DM）干扰
开关变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输入、输出的滤波电容上产生很高的di/dt，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应了干扰电压。这时就会产生差模干扰。故选用高质量的滤波电容（等效电感或阻抗很低）可以降低差模干扰。
1.2 辐射干扰的产生和传播
辐射干扰又可分为近场干扰〔测量点与场源距离<λ/6（λ为干扰电磁波波长）〕和远场干扰（测量点与场源距离>λ/6）。由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，两者都遵循麦克斯韦方程式。而这一变化电流的幅值和频率决定了产生的电磁场的大小以及其作用范围。在辐射研究中天线是电磁辐射源，在开关电源电路中，主电路中的元器件、连线等都可认为是天线，可以应用电偶极子和磁偶极子理论来分析。分析时，二极管、开关管、电容等可看成电偶极子；电感线圈可以认为是磁偶极子，再以相关的电磁场理论进行综合分析就可以了。
图2是一个Boost电路的空间分布图，把元器件看成电偶极子或磁偶极子，应用相关电磁场理论进行分析，可以得出各元器件在空间的辐射电磁干扰，将这些干扰量迭加，就可以得到整个电路在空间产生的辐射干扰。关于电偶极子、磁偶极子，可参考相关的电磁场书籍，此处不再论述。
图2 Bosst电路在三维空间的分布
需要注意的是，不同支路的电流相位不一定相同，在磁场计算时这一点尤其重要。相位不同一是因为干扰从干扰源传播到测量点存在时延作用（也称迟滞效应）；再一个原因是元器件本身的特性导致相位不同。如电感中电流相位比其它元器件要滞后。迟滞效应引起的相位滞后是信号频率作用的结果，仅在频率很高时作用才较明显（如GHz级或更高）；对于功率电子器件而言，频率相对较低，故迟滞效应作用不是很大。2 几种新的电磁干扰抑制方法
在开关电源产生的两类干扰中，传导干扰由于经电网传播，会对其它电子设备产生严重的干扰，往往引起更严重的问题。常用的抑制方法有：缓冲器法，减少耦合路径法，减少寄生元件法等。近年来，随着对电子设备电磁干扰的限制越来越严格，又出现了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法与新的无源缓冲电路的设计等几个方面。下面分别予以介绍。2.1 新的控制方法—调制频率控制
干扰是根据开关频率变化的，干扰的能量集中在这些离散的开关频率点上，所以很难满足抑制EMI的要求。通过将开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上，产生一系列的分立边频带，则干扰频谱可以展开，干扰能量被分成小份分布在这些分立频段上，从而更容易达到EMI的标准。调制频率（Modulated Frequency）控制就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。最初人们采用随机频率（Randomized Frequency）控制[1]，其主要思想是，在控制电路中加入一个随机扰动分量，使开关间隔进行不规则变化，则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声，其峰值大大下降。具体办法 是，由脉冲发生器产生两种不同占空比的脉冲，再与电压误差放大器产生的误差 信号进行采样选择产生最终的控制信号。其具体的控制波形如图3(a)所示。
(a)随机频率控制原理波形图
(b)调制频率控制原理波形图 图3 两种不同的频率调制波形
但是，随机频率控制在开通时基本上采用PWM控制的方法，在关断时才采用随机频率，因而其调制干扰能量的效果不是很好，抑制干扰的效果不是很理想。而最新出现的调制频率控制则很好地解决了这些问题。其原理是，将主开关频率进行调制，在主频带周围产生一系列的边频带，从而将噪声能量分布在很宽的频带上，降低了干扰。这种控制方法的关键是对频率进行调制，使开关能量分布在边频带的范围，且幅值受调制系数β的影响（调制系数β=Δf/fm，Δf为相邻边频带间隔，fm为调制频率），一般β越大调制效果越好[2][3]，其控制波形如图3(b)所示。
图4即为一个根据调制频率原理设计的控制电路。各种控制方法可以在不影响变换器工作特性的情况下，很好地抑制开通、关断时的干扰。
图4 一个典型的调制频率控制电路
2.2 新的无源缓冲电路设计
开关变换器中电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。以整流二极管为例，在开通时，其导通电流不仅引起大量的开通损耗，还产生很大的di/dt，导致电磁干扰；而在关断时，其两端的电压快速升高，有很大的dv/dt，从而产生电磁干扰。缓冲电路不仅可以抑制开通时的di/dt、限制关断时的dv/dt，还具有电路简单、成本较低的特点，因而得到了广泛应用。但是传统的缓冲电路中往往采用有源辅助开关，电路复杂不易控制，并有可能导致更高的电压或电流应力，降低了可靠性。因此许多新的无源缓冲器应运而生，以下分别予以总结介绍。2.2.1 二极管反向恢复电流抑制电路
对于图5(a)的Boost电路，Q1开通后，D1将关断。但由于此前D1上的电流为工作电流，要降为零，其dv/dt将很高。D1的关断只能靠反向恢复电流尖峰，而现有的抑制二极管反向恢复电流的方法大多只适用于特定的变换器电路，而且只对应某一种的输入输出模式，适用性很差。国外有人提出了图5(b)的电路[6]，可以较好地解决这一缺陷。
图5(b)的关键在于把一个辅助二极管（D2）、一个小的辅助电感（L2）与主功率电感（L1）的部分线圈串联，然后与主二极管（D1）并联。其工作原理是，在Q1开通时，利用辅助电感及辅助二极管构成的辅助电路进行分流，使主二极管D1上的电流降为零，并维持到Q1关断。由于电感L2的作用，辅助二极管D2上的反向恢复电流是很小的，可以忽略。
(a)Boost电路
(b)二极管反向恢复电路
图5 Boost电路及其二极管反向恢复电路
这种方法除了可用于一般的变换器电路，以限制主二极管的反向恢复电流，还可以用在输入输出整流二极管的恢复电流抑制上。图6是这种应用的举例。这种技术应用在一般的电源电路里，都可以获得有效抑制反向恢复尖峰电流、降低EMI、减少损耗提高效率的效果。
(a)输入整流电路
(b)输出整流电路 图6 输入输出整流二极管反向恢复电流抑制电路
2.2.2 无损缓冲电路
在变换器电路中，主二极管反向恢复时，会对开关管造成很大的电流、电压应力，引起很大的功耗，极易造成器件的损坏。为了抑制这种反向恢复电流，减少损耗，而提出了一种无损缓冲电路[5]，如图7所示。
图7 无损缓冲电路
其主要工作原理是，主开关Q开通时的di/dt应力、关断时的dv/dt应力分别受L1、C1所限制，利用L1、C1、C2之间相互的谐振及能量转换，实现对主二极管D反向恢复电流的抑制，使开关损耗、EMI大大减少。不仅如此，由于开通时C1上的能量转移到C2，关断时C2和L1上的能量转移到负载，这种缓冲电路的损耗很低，效率很高。2.2.3 无源补偿技术
传统的共模干扰抑制电路如图8所示。为了使通过滤波电容Cy流入地的漏电流维持在安全范围，Cy的值都较小，相应的扼流线圈LCM就变大，特别是由于LCM要传输全部的功率，其损耗、体积和重量都会变大。应用无源补偿技术，则可以在不影响主电路工作的情况下，较好地抑制电路的共模干扰，并可减少LCM、节省成本。
图8 共模干扰滤波器 由于共模干扰是由开关器件的寄生电容在高频时的dv/dt产生的，因此，用一个额外的变压器绕组在补偿电容上产生一个180°的反向电压，产生的补偿电流再与寄生电容上的干扰电流迭加，从而消除干扰。这就是无源补偿的原理。
图9(a)为加入补偿电路的隔离式半桥电路。由于半桥、全桥电路常用于大功率场合，滤波电感LCM较大，所以补偿的效果会更明显。该电路在变压器上加了一个补偿线圈Nc，匝数与原边绕组一样；补偿电容CCOMP的大小则与寄生电容CPARA一样。这样一来，工作时的Nc使CCOMP产生一个与CPARA上干扰电流大小相同、方向相反的补偿电流，迭加后消除了干扰电流。补偿线圈不流过全部的功率，仅传输干扰电流，补偿电路十分简单。
同样，对于图9(b)中的正激式电路，利用其自身的磁复位线圈，可以更加方便地实现补偿。无源补偿技术还可以应用于非隔离式的变换器电路中，如图10所示，原理是一样的。
(b)带补偿电路的正激电路
(a)带补偿电路的隔离式半桥电路
图9 两种无源补偿电路
(a)Boost电路
(b)Buck电路
图10 带补偿电路的非隔离式Boost、Buck电路
需要注意的是，无源补偿技术有一定的应用条件，它受开关电流、电压的上升、下降时间，以及变压器结构等因素的影响，特别当变压器的线间耦合电容远大于寄生电容时，干扰电流不经补偿线圈而直接进入大地，此时抑制效果就不很理想。3 结语
产生噪声的来源很多，如外来干扰、机械振动、电路设计不当、元器件选择不当以及结构布局或布线不合理等。在开关变换器中，功率三极管和二极管在开－关过程中所产生的射频能量是干扰的主要来源之一。由于频率较高，或以电磁能的形式直接向空间辐射（辐射干扰），或以干扰电流的形式沿着输入、输出导线传送（传导干扰），其中后者的危害更为严重。
开关电源技术是一项综合性技术，可以利用先进的半导体电路设计技术、磁性材料、电感元件技术以及开关器件技术等来有效地减少和抑制EMI。目前，开关电源已日益广泛地应用到各种控制设备、通信设备以及家用电器中，其电磁干扰问题、及与其它电子设备的电磁兼容问题已日益成为人们关注的热点，未来电磁干扰及其相关问题必将得到更多的研究。
第五篇：电磁兼容作业
电磁兼容学习报告
姓名：时新淦 学号 ： 201230210800 专业：电工理论及技术
1.前言
这学期开设了电磁场理论这门课程，这门课程是一个基础，当上完这么课后感觉学得还不够，因此当老师在上第一堂电磁兼容课时，心情是非常喜悦的，一方面是电磁理论知识的又一次温习和深化，而且电磁兼容是具体的电磁场理论知识的一个实际运用。课程结束之前，最后一堂课给我留下了深刻的印象，一方面是电磁兼容重要性，另一方面是对自己以后学习的一个启迪。
下面就从电磁兼容的概述，电磁兼容与课题联系两方面展开讨论。
2.电磁兼容概述
在课程的最后一节课中，老师给我们详细的介绍了电磁兼容。一个系统应该满足三个EMC原则：
（一）不对其他系统产生干扰；
（二）对其他系统的辐射不敏感；
（三）不对自身产生干扰。老师还给我们举了一些例子如：美国的航母曾因电磁兼容问题引发爆炸，手机辐射影响音响设备等，让我们更好地理解了电磁干扰的危害性和电磁兼容技术的重要性。
后面查了一些相关的资料更加了解电磁兼容，如一些基本术语，电磁干扰三要素（电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备），电磁兼容的组织认证等等（如老师上课讲的中国的强制性认证“CCC”，还有如美国的强制性“FCC”等等）。
下面将就电磁兼容作下整体的概述。2.1.电磁骚扰
电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。这里，电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者队友生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象；而电磁干扰是指由电磁骚扰产生的具有危害性的电磁能量或者引起的后果。
依据骚扰的来源分类，电磁骚扰源分为两大类：自然骚扰源和人为骚扰源。其中，人为骚扰源包括功能性骚扰源和非功能性骚扰源。功能性骚扰源指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的有用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置。非功能性骚扰源指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的无用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置。描述电磁骚扰源产生的干扰效应，通常电磁骚扰的性质可以由以下参数描述：1.频谱宽度 2.幅度或电平3.波形 4.出现率 5.辐射骚扰的极化特性 6.辐射骚扰的方向特性 7.天线有效面积。
关于电磁骚扰的耦合与传输理论是电磁兼容理论的另一个重要知识，一般而言，从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介，即耦合途径，有两种方式：一种是传导耦合方式；另一种是辐射耦合方式。其中辐射耦合可以划分为三种：1.天线与天线的耦合 2.场与线的耦合 3.线与线的感应耦合。传导耦合按其耦合方式可以划分为电路性耦合、电容性耦合、电感性耦合三种基本方式。2.2.电磁屏蔽
屏蔽理论及其应用这一部分是这门课程的另一个一个重点。
屏蔽就是由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将电磁骚扰源限制在一定 的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合或辐射到另一面时受到抑制或衰减。电磁屏蔽按其屏蔽原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽包含静电屏蔽和交变电场屏蔽，磁场屏蔽包含静磁屏蔽（恒定磁场屏蔽）和交变磁场屏蔽。
静电屏蔽必须具有讲个基本要点：完整的屏蔽导体和良好的接地。交变电场屏蔽的基本原理是采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接收器的传输途径。
低频磁场的屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路。高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在导体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽目的。金属屏蔽体对电磁波的屏蔽效果包括反射损耗、吸收损耗和多次反射损耗。如何描述屏蔽体的屏蔽效果及如何定量分析和表示屏蔽效果，这里我们主要是引入了屏蔽效能的概念。屏蔽效能是指不存在屏蔽体时某处的电场强度E0与存在屏蔽体时同一处的电场强度Es之比，常用分贝（dB）表示。总而言之电磁兼容问题是一个不可回避的问题，好的电磁兼容工作可以使得系统性能有着完全不一样的效果。2.3.接地技术
接地技术是任何电子、电气设备或系统正常工作时必须采用的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是抑制电磁干扰、保障设备或系统电磁兼容性、提高设备或系统可靠性的重要技术措施。接地的分类，按作用可分为安全接地和信号接地，其中安全接地又有设备安全接地、接零保护接地和防雷接地，信号接地又分为单点接地、多点接地、混合接地和悬浮接地。还有一个是搭接技术，搭接是指两个金属物体之间通过机械、化学或物理方法实现结构连接，以建立一条稳定的低阻抗电气通路的工艺过程。搭接的目的在于为电流的流动提供一个均匀的结构面和低阻抗通路，以避免在相互连接的两金属件间形成电位差，因为这种电位差对所有频率都可能引起电磁干扰。搭接方法可分为永久性搭接和半永久性搭接。搭接类型为两种基本类型：直接搭接和间接搭接。
3.电磁兼容与课题的联系
在实际的课题研究中电磁兼容的问题是不可忽略的，在本人所研究的基于FPGA的探伤系统研究中，传感器如何降低外界干扰源的问题是一个关键，这涉及到所采集数据的有效性和准确性。通常情况下在传感器的外层都有一层屏蔽层，如图一所示，图一（1）没有屏蔽层，图一（2）有屏蔽层。
图一（1）图一（2）屏蔽层的主要作用是将磁场约束在传感器内部，从而减小外部电磁场的干扰，同时它也可以使得各线圈之间的电位接近，从而减小线圈之间的容性耦合。屏蔽层的的引入使得激励和接收线圈的磁场发生变化，从而改变了传感器的灵敏度场。因此，屏蔽层的设计参数（厚度，电导率和线圈之间的距离）对于传 感器的特性有很大的影响[1]。
实际中传感器光有屏蔽装置还不够，例如当用金属导体靠近传感器或者外界有较强的噪声干扰时都会干扰到传感器的测量结果，这也说明了当传感器的灵敏度非常高的时候除了在硬件方面提高抗干扰性，还需要在传感器的激励方式，软件方面还需要下些功夫。
由于选取的被测对象一般是高电导率的金属，因此具有很强的涡流效应，一般低中频的激励信号（<1MHz）就足够了,然而在检测低电导率物体时，需要施加高频率的激励信号，高频信号很容易受来至接收线圈小的感应信号的噪声的干扰，与此同时，由于驱动电路和激励线圈的连接只有几米远，因此激励信号会衰减。为了更好的解决这个问题，设计了前端电路并且将其放置在每个线圈前面[2][3]。图二是前端电路的示意图。
图二
如图所示：电路有两个通道，一个通道作为能量和激励信号的放大，另一个作为接收线圈中所产生的小的感应信号的放大。当FPGA选择相应的线圈作为接收线圈时，带有门控功能的合理集成电路使得该线圈的激励信号能够很好的关断。反之当线圈作为激励时可以在合适的时间施加激励信号。
由于感应信号非常的小，所以信号必须经过放大达到一个可以检测的水平，因此前段电路必须离线圈的距离要足够的近，在一些信号衰减的非常严重的运用中，在信号的放大模块中我们选择了高增益（大于50倍）的运放。
此外，为了更好的保护FPGA芯片，需要将FPGA的主板放在绝缘带上，在人体每次接触主板之前需要接触一些金属物，将人体的静电给放掉达到保护芯片的作用。
通常在各种实验中谈及到的滤波技术是一个重要的课题，EMI滤波的工作原理和普通滤波器一样，它允许有用信号的频率分量通过，同时又阻止其他干扰分量的通过
在课题中在电路中由FPGA内部的DDS产生的激励信号源经过AD9754的数模转换后，输出信号中耦合系统时钟干扰与大量的谐波分量。在系统中采用低通滤波器能较好的去除输出信号中的杂波影响，平滑输出信号。
我们采用的是二阶Butterworth有源滤波器如图二:
图三
它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90º，两级RC 电路的移相到-180º，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。
除了硬件上的滤波，我们在软件上也实现数字滤波。系统设计采用的是具有一定数据处理位宽的数字信号处理器FPGA，故在完成滤波器的设计之后，还要对滤波器的系数进行量化，并将量化的系数文件导入设计的滤波器模块中，滤波模块和滤波效果图四所示。
图四
（一）滤波器模块
图四
（二）simulink仿真滤波效果图 滤波技术是抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高电气、电子设备传导抗扰度水平的主要手段，也是保证设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。描述滤波器特性的技术指标包括插入损耗、频率特性、阻抗特性、额定电压、U1表示信号源额定电流等。其中插入损耗Il20log(U1*U2)，（或者干扰源）与负载阻抗（或者干扰对象）之间没有接入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；U2表示信号源与负载阻抗之间接入滤波器时，信号源通过滤波器在同一负载阻抗上产生的电压。反射式滤波器的工作原理是把不需要的频率成分的能量反射回信号源或者骚扰源，而让需要的频率成分的能量通过滤波器施加于负载，以达到选择和抑制信号的目的。吸收式滤波器将信号中不需要的频率分量的能量消耗在滤波器中（或称被滤波器吸收），而允许需要的频率分量通过，以达到抑制干扰的目的。
4.小结
虽然这个学期的电磁兼容课程学习时间有限，但我收获颇丰。一是国外的一些经典的英文教材是非常好参考书，在学习的过程中发现国外的英文教材浅显易懂但却不乏深度。
二是就电磁干扰本身而言，电磁干扰往往会给你意想不到的结果，正如老师说的一个系统当你无意间多根接线就可能是整个系统无法工作，这也说明了电磁兼容这门课的重要性。很显然当我们做实验时，有些时候达不到预期的结果我们排除一些因素的后应该要往这方面思考，如果在大型的工程中没有考虑电磁兼容问题，往往会造成不可挽回的损失。
三是作为电磁兼容的基础知识电磁场理论的掌握是一个逐步的过程，在以前的学习中很少用所学的知识去解释和解决一些实际遇到的问题，借此机会给自己提个醒，希望以后腾出时间去更深的了解电磁方面的知识。
参考文献：
[1]尹武良.低频电磁传感检测技术[M].北京:科学出版社:2010:17－154.[2] W.L.Yin，A.J.Peyton.A Planar EMT System for the Detection of Faults on Thin Metallic Plates.Measurement Science and Technology,2006,17(8),2130-2135.[3] Yin W, Peyton A J.Thickness measurement of non-magnetic plates using multi-frequency eddy current sensors[J].NTD&E International, 2007, 40: 43-48.
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