EMC是什么意思

mubi_qing 2017-09-29

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　　在解释EMC之前，先提俩关键词，EMC与EMI，想必电子工程师们都比较熟悉，更非常头痛。小编读研做PCB设计时，曾深受其苦。前事不忘后事之师，小编立志整理出史上最全EMC知识大合集，于是，EMC电子百科全书有了，请看正文：

1 EMC是什么意思：一切从概念开始!

　　根据百度百科的解释，电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，即电磁干扰(EMI);另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性电磁干扰(EMI)。因此，根据定义EMC=EMI+EMS。

　　电磁干扰，简称EMI(electromagnetic interference)：干扰指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源二层意思。第一层意思如雷电使收音机产生杂音、摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花、拿起电话后听到无线电声音等，这些可以简称其为与“BC I”、“TV I”、“Tel I”，这些缩写中都有相同的“I”(干扰)。

　　对抗干扰，简称EMS(electromagnetic susceptibility)：直译“电磁敏感度”，指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。为通俗易懂，我们将电子设备比喻为人，将电磁能量比做感冒病毒，敏感度就是是否易患感冒。如果不易患感冒，说明免疫力强，也就是英语单词Immunity，即抗电磁干扰性强。

　　由电磁骚扰源发出的电磁能量，经过某种耦合通道传输到敏感设备，导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。这一作用过程及其效果，称为电磁干扰效应。

　　所有的电磁干扰都是由下面三个因素的组合而产生的，称为电磁干扰三要素。如图1所示。

　　1) 电磁骚扰源，指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象;

　　2) 耦合途径或称耦合通道，指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上，并使该设

　　备产生响应的媒介;

　　3) 敏感设备，指对电磁骚扰产生响应的设备。

EMC是什么意思

　　图1. 电磁干扰三要素

　　1) 共模电感

　　由于 EMC 所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用的有力元件之一!这里就给大家简单介绍一下共模电感的原理以及使用情况。

　　共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。

　　通常情况下，同时注意选择所需滤波的频段，共模阻抗越大越好，因此我们在选择共模电感时需要看器件资料，主要根据阻抗频率曲线选择。另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响，主要关注差模阻抗，特别注意高速端口。

2) EMC是什么意思--磁珠

　　在产品数字电路 EMC 设计过程中，我们常常会使用到磁珠，那么磁珠滤波地原理以及如何使用呢?铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性，相当于品质因数很低的电感器，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高高频滤波效能。

　　铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件，就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。

　3) EMC是什么意思--滤波电容器

　　尽管从滤除高频噪声的角度看，电容的谐振是不希望的，但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点刚好落在骚扰频率上。

　　在实际工程中，要滤除的电磁噪声频率往往高达数百 MHz，甚至超过 1GHz。对这样高频的电磁噪声必须使用穿心电容才能有效地滤除。普通电容之所以不能有效地滤除高频噪声，是因为两个原因，一个原因是电容引线电感造成电容谐振，对高频信号呈现较大的阻抗，削弱了对高频信号的旁路作用;另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合，降低了滤波效果。

4 EMC是什么意思：EMC研究的主要内容

　　电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰的三要素进行的，即对电磁干扰源、耦合通道和敏感设备的研究。

干扰源的研究包括其发生的机理、时域和频域的定量描述，以便从源端来抑制干扰的发射，通常采用滤波技术来限制骚扰源的频谱宽度和幅值。

　　干扰的耦合通道有二条：

　　1) 通过空间辐射;

　　2) 通过导线传导。

　　辐射发射主要研究在远场条件下干扰以电磁波的形式发射的规律以及在近场条件下的电磁耦合。通常采用屏蔽技术来阻断干扰的辐射。传导发射讨论干扰延导线传输的影响。通常传导发射通过公共地线、公共电源线和互连线而实现。电磁兼容的研究内容还包括电磁兼容控制技术、测量技术、分析预测等。

5 EMC是什么意思：EMC 工程师必须具备的八大技能

　　EMC 工程师必须具备的八大技能

　　从企业产品需要进行设计、整改认证的过程看，EMC 工程师必须具备以下八大技能：

　　1) EMC 的基本测试项目以及测试过程掌握;

　　2) 产品对应 EMC 的标准掌握;

　　3) 产品的 EMC 整改定位思路掌握;

　　4) 产品的各种认证流程掌握;

　　5) 产品的硬件硬件知识，对电路(主控、接口)了解;

　　6) EMC 设计整改元器件(电容、磁珠、滤波器、电感、瞬态抑制器件等)使用掌握;

　　7) 产品结构屏蔽设计技能掌握;

　　8) 对 EMC 设计如何介入产品各个研发阶段流程掌握。

6 EMC是什么意思：EMC认证三个重要规律

　　1) 规律一、EMC费效比关系规律： EMC问题越早考虑、越早解决，费用越小、效果越好。

　　在新产品研发阶段就进行EMC设计，比等到产品EMC测试不合格才进行改进，费用可以大大节省，效率可以大大提高;反之，效率就会大大降低，费用就会大大增加。

　　2) 规律二、高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重。

　　高频信号电流流经电感最小路径。当频率较高时，一般走线电抗大于电阻，连线对高频信号就是电感，串联电感引起辐射。

　　3) 规律三、环路电流频率f越高，引起的EMI辐射越严重，电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。

　　减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二，就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f，即减小骚扰电磁波的频率。

7 EMC是什么意思：EMI/EMC设计经典85问

　　鉴于篇幅较长，小编已制作《MI/EMC 设计经典 85 问》PDF版，已上传至电子产品世界的下载频道。关于EMC的相当多的知识都包含在其中，欢迎下载阅读，具体地址如下：http://share.eepw.com.cn/share/download/id/213642

8 EMC是什么意思： EMC设计时的各种原则与小技巧

　　实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。

　　1) 地线设计

　　在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。在地线设计中应注意以下几点：

　　正确选择单点接地与多点接地

　　在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于 10MHz 时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在 1～10MHz 时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的 1/20，否则应采用多点接地法。

　　将数字电路与模拟电路分开

　　电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。

　　尽量加粗接地线

　　若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于 3mm。

　　将接地线构成闭环路

　　设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上有很多集成电路组件，尤其遇有耗电多的组件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。

　　2) 电磁兼容性设计

　　电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中仍能够协调、有效地进行工作的能力。电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各种外来的干扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰。

　　选择合理的导线宽度

　　由于瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感成分造成的，因此应尽量减小印制导线的电感量。印制导线的电感量与其长度成正比，与其宽度成反比，因而短而精的导线对抑制干扰是有利的。时钟引线、行驱动器或总线驱动器的信号线常常载有大的瞬变电流，印制导线要尽可能地短。对于分立组件电路，印制导线宽度在 1.5mm 左右时，即可完全满足要求;对于集成电路，印制导线宽度可在 0.2～1.0mm 之间选择。

　　采用正确的布线策略

　　采用平等走线可以减少导线电感，但导线之间的互感和分布电容增加，如果布局允许，最好采用井字形网状布线结构，具体做法是印制板的一面横向布线，另一面纵向布线，然后在交叉孔处用金属化孔相连。为了抑制印制板导线之间的串扰，在设计布线时应尽量避免长距离的平等走线。

　　去耦电容配置

　　在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：

　　Ø 电源输入端跨接一个 10～100uF 的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用 100uF 以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。

　　Ø 为每个集成电路芯片配置一个 0.01uF 的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每 4～10个芯片配置一个 1～10uF 钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在 500kHz～20MHz 范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小(0.5uA 以下)。

　　Ø 对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和 ROM、RAM 等存储型器件，应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。

　　Ø 去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。

　　3) 印制电路板的尺寸与器件的布置

　　印制电路板大小要适中，过大时印制线条长，阻抗增加，不仅抗噪声能力下降，成本也高;过小，则散热不好，同时易受临近线条干扰。

　　在器件布置方面与其它逻辑电路一样，应把相互有关的器件尽量放得靠近些，这样可以获得较好的抗噪声效果。时钟发生器、晶振和 CPU 的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路，如有可能，应另做电路板，这一点十分重要。

　　4) 散热设计

　　从有利于散热的角度出发，印制版最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于 2cm，而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则：

　　对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列;对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排。
　　同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或

　　耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处)，发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游。

　　在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径;在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响。
　　对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部)，千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。
　　设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。

9 EMC是什么意思：EMC也是有组织有纪律的

　　随着使用更低信号电压的现代数字设备的时钟频率迅速增高，电磁兼容性问题变得越来越重要。为了确保设备及其各单元必须满足的电磁兼容工作特性，国际有关机构、各国政府和军事部门以及其他相关组织制定了一系列的电磁兼容性标准。电磁兼容标准主要通过标准化组织来制订，国际上制定电磁兼容的主要标准化组织如表1所示。