簡單的EMC小課堂

一、什么是EMC？EMC即電磁兼容，一個電子系統如果能與其他電子系統相兼容工作，既不產生干擾也不對外界干擾敏感的話，就稱該電子系統與其環境電磁兼容。以下是消費類電子電磁輻射測試簡單示意圖：

EMC電磁能量由輻射源產生后，通過電磁場的方式進行耦合傳輸，最后被接收器接收，這三方面構成了EMC問題的基本框架，無論是進行電子產品的EMC設計還是對已有產品進行EMC整改，都是圍繞這三個方面進行，與此對應的防止干擾的途徑有三種：

（１）抑制源的發射；

（２）盡可能使耦合路徑無效；

（３）使接收器對發射不敏感。

２.１抑制源的發射

電磁輻射的源頭是電路中產生變化的電信號，如變化的電壓或電流，在數字系統中這種電信號很常見，比如時鐘信號，數據以及DCDC開關電源等，這些信號并不是理想的方波信號，波形可能是如下圖這種：

由傅里葉變換可知，任何時域信號都能進行頻域轉換，其中數字脈沖信號在時域的快速上升／下降時間是該信號在頻域中高頻譜分量的主要源頭，由E＝ｋAＩｆ＾２／D可知頻率ｆ越高，其輻射能力越強，而數字設備由于脈沖和電壓具有很豐富的高頻諧波，因此會產生很強的輻射。

那么我們說要抑制源的發射該怎么做呢？由上面已經知道源的高頻分量主要與信號的上升／下降時間有關，所以如果能減緩數字信號的上升／下降時間對EMC將起到非常大的作用，在常見的整改措施中，我們通常會在一些數字脈沖信號輸出引腳處對地并聯一個小電容，也是同樣的道理。

２.２盡可能使耦合路徑無效

電磁輻射主要通過兩種方式傳遞干擾，一種是以空間電磁波形式傳遞干擾，另一種是通過在導線中以傳導形式傳遞干擾。前者是高頻電流利用殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環境，后者則是干擾通過電源線騷擾公共電網或其他端子影響相連的設備。

如何使耦合路徑無效？屏蔽和濾波都是比較常用的手段。可以將輻射源屏蔽起來減少其空間輻射，對于通過導線輻射出來的干擾，通常需要結合多種手段，常用的濾波器件有電容、電感、磁珠以及共模電感，對于不同子系統之間的線纜，還需要考慮是否需要對線纜進行屏蔽，因為如果干擾通過空間耦合到電纜再輻射出來，對端口的濾波效果就體現不出來了。

案例：以下是對一個車載中控屏做的EMC整改測試數據，其EMC問題是LVDS屏時鐘（時鐘信號52MHz）的高次諧波輻射超標，一般的處理方式是在信號端口輸出端對差分對信號加共模濾波器，由于原先沒有預留位置，加上LVDS信號線太細無法加共模，后面對信號線中的數據線并聯了小容值的電容，時鐘信號加小容值電容無法正常顯示，只能串聯了兩個小阻抗的磁珠，并對屏排線進行了屏蔽處理，以下是處理前后數據對比：

整改前數據

整改后數據

從數據對比可以看出，通過電容濾波以及對數據線進行屏蔽，可以有效降低電磁輻射。這里信號原先的路徑是從芯片出來后經過排線到屏端，其中時鐘信號的高次諧波在發送過程中還會串擾到與它靠近的信號線，因此在信號線上濾波需要考慮同時濾除其他信號線的高次諧波，這里通過對地并電容減小了信號高頻的回路，進而減小了輻射，同時對排線的屏蔽處理也降低了輻射強度。

２.３使接收器對發射不敏感

使接受器對發射不敏感，目的是為了讓設備在某電磁環境下能穩定運行，與之對應的要做的就是產品的抗擾度測試，測試項目有傳導抗擾測試，如靜電測試，浪涌測試，大電路注入（BCI）測試，輻射抗擾測試。

分析抗擾類問題從兩個角度切入，設備的敏感點是什么和干擾是如何影響到設備的。以靜電接觸放電測試為例，當靜電放電瞬間，大部分能量流向PCB地，由于靜電屬于高頻信號，少部分能量會耦合到信號線上。這樣會造成：

（１）流向地的靜電如果沒有很好的疏導，當這股能量流過芯片就會造成芯片損壞；

（２）少部分能量在信號線上流竄，產生的干擾信號會造成系統的錯誤動作。

為了處理這個問題，需要首先明確被干擾的對象，確定系統中被干擾的對象，然后找出干擾是以什么方式，什么路徑影響系統的，如果能明確干擾路徑，那么我們就可以通過堵和疏的方式進行靜電防護。