什么是EMC？EMI产生三要素是哪些？

01

什么是EMC

EMC：Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性，是电气和电子设备与其电磁环境以及其他设备的相互作用。所有电子设备都有可能发射电磁场。随着电子设备在日常生活中的普及 - 电视，洗衣机，电子点火灯，交通信号灯，手机，自动取款机，防盗标签，仅举几例 - 因此设备相互干扰的可能性很大。

这意味着发射电磁波或干扰的每台设备都必须将其限制在一定水平，并且每个单独的设备都必须对其预期运行环境中的电磁干扰具有足够的免疫力。

如果这么说我们还是觉得抽象的话，下面我们举几个例子来说明一下：

生活中我们是否见到过这样的现象

如果图中两人为设备的话那么二者电磁兼容都不合格，一方面说明脱袜子的元件1产生的干扰显然影响了元件2而使其不能正常工作，另一方面呢说明元件2的抗干扰能力不足以致受筒子1影响……

EMC包括以下三方面含义：

EMC（电磁兼容）=EMI（电磁干扰）+EMS（电磁抗扰度）+电磁环境

1.EMI：Electro Magnetic Interference，电磁干扰，即处在一定环境中的设备或系统，在正常运行时，不应产生超过相应标准所要求的电磁能量。EMI是“快”的产物，产品IC的工作频率会越来越高，带来的EMI问题越来越严重；但是测试标准没有放松，只有加严的可能；

2.EMS：Electro Magnetic Susceptibility，电磁抗扰度，即处在一定环境中设备或系统，在正常运行时，设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰。

3.电磁环境：即系统或设备的工作环境。

在这里，我们使用一张旧图片作为EMI外观的简单示例。 在左边，你会看到一张从旧电视上拍摄的照片。由于它不是为 EMI 设计的，因此旧电视非常容易受到 EMI 及其环境中引起的故障的影响。右图显示了这种干扰的结果。

02

EMC产生机理

EMI产生三要素：

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；骚扰是一种电磁能量，干扰是骚扰产生的结果或后果。   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。   所有的电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的。把它们称为电磁干扰三要素。如下图所示

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。   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，即对电磁骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究。

EMC三要素，缺少任何一个都构不成EMC问题

03

EMC测试

EMC对于汽车的重要性：在选购汽车时，安全性是消费者最关心的性能之一。汽车的安全性能涉及到 很多领域 ，电磁兼容就是其中的重要部分。汽车的空间相对狭小，但在这狭小的 空间内却集中了大量的电子设备，如导航仪、汽车音响、倒车雷达和安全气囊等。在有限的空间内，各汽车电子产品应能通过电磁兼容测试，汽车组装完毕  后还要做整车电磁兼容测试。

01

EMC测试-EMI

EMI对应测试项目：

辐射发射RE—通过空间以电磁波的形式发射电磁骚扰能量。

传导发射CE（其中包括功率，喀呖声）—通过导线以电压电流的形式发射电磁骚扰能量。

谐波（Harmonics） —设备工作时向交流供电电源注入的50Hz高次谐波。

电压波动和闪烁（Flicker） —设备工作时引起的交流供电电压的起伏波动。

02

EMC测试-EMS

EMS对应测试项目：

辐射抗扰度 RS—对空间骚扰电磁波的抗扰度。  

传导抗扰度CS—对导线传导的骚扰电压和电流的抗扰度。  

静电放电ESD—对静电放电产生的脉冲骚扰的抗扰度。  

电快速瞬变脉冲群EFT—对某些电路产生的群脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。

浪涌（surge）—对雷电或某些电路产生的脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。  

电压暂降、短时中断和电压变化（DIP）—对供电电源变化的抗扰度。

工频磁场（PMS）—对50Hz交流电产生的强磁场的抗扰度    

EMC的测试结果评价，主要分为四级：  

A：技术性能指标正常，无异常

B：测试过程中性能降低但不失常，测试结束后可自行恢复

C：测试过程中丧失但是经过人工干预后可恢复

R：除保护元件外，不允许出现因设备或者软件损坏或者数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低   目前国内大部分车厂所参考的电磁标准是ISO 和CISPR， 这其中，整车的测试标准是ISO11451和CISPR12，而对于车载显示屏，则需要参考车载零部件的标准，主要是指ISO11452和CISPR25。  

EMC的测试，是需要所有组装器件组合成完整的车载配件。对于车载主机来说，一定要把显示模组、外壳、PCB等组合起来作为一个整体进行测试，任何对于单体的标准要求，都是不符合规定的。

04

EMC防护设计

1、降低源端的干扰信号--比如说，数字信号的上升/下降时间越短，其所包含的高频频谱越多；一般来说，频率越高，越容易耦合到接收端。如果我们想降低数字信号所引起的干扰的话，可以拉长数字信号的上升/下降时间。但前提是，需要保证接收该数字信号的器件的正常工作。

2、降低接收端对干扰的敏感度---这个往往比较难，因为降低对干扰的敏感度的同时，可能会影响其对有用信号的接收。

3.PCB的不良布局，是EMC的一个主要来源--    

1 电路中有哪些辐射源   电路中比较常见的辐射源包括：时钟，数字信号，DC-DC转换，直流电源线以及低速线。  

时钟：周期变化，会产生谐波；  

数字信号：虽然不是周期变化，但是也会产生比较大的噪声；  

直流电源线以及低速线：虽然这些线本来的目的，是走电源或者低速信号。但是可能会有高速信号反串到这些线中，造成干扰。所以，如果一个IC内部有高速电路，那做PCB设计时，把与其连接的每根线都当成高速信号线小心对待。  

2 电路中关键的回流路径   首先，需要知道，电流是一个环路，有多少过去，就有多少回来。  

再者，电流是追寻最小阻抗，Z=R+jwL。所以当频率低的时候，是找电阻最小的路径；而频率高的时候，则是找电感最小的路径。从下图中，可以看到，当频率为1KHz时，回流路径则选择两点最短的路径；当频率〉1MHz时，回流路径则选择最小感抗的路径。

  所以，假设有两个器件，从器件A有50MHz的信号到器件B，则其回流路径则为PATH2，而非PATH1。回流从器件B的GND管脚流出，经过50MHz高速线的下方，回到器件A的GND管脚。

  如果信号频率在KHz以下，那么回流会散到大部分的电路板上，因为要沿着最小电阻走嘛，散的开，截面积就大，电阻就小。如果板上有敏感的模拟信号，可能会有问题。这个时候，可以在地上割个缝隙，如下图所示。

3 板子上是否有天线形成   有时候画板子的时候，不小心就形成一个天线。  

PCB板上不小心形成的天线，一般都满足下面三个条件：  

a.天线包含两个部分

b.两个部分都不是最小尺寸(就是说，天线的尺寸要和波长能够在同一数量级)

c.两个部分之间存在感应电压   对于小于100MHz的低频信号，对应波长为3m；一般的PCB板，都远小于这个值。所以，在这个频率以下，一般会发生天线效应的，可能就是电缆或者金属机壳了。只要避免电缆之间产生电压，则会减小发生天线效应的可能性。这可以通过将接插件放置在PCB板的同一侧实现。  

4 找一下可能的耦合路径   耦合路径有传导，电场耦合，磁场耦合和电磁场耦合。  

4.结构方面的防护措施：使用屏蔽膜

屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。对于大部分设备的EMC设计而言，屏蔽都是必要的。

屏蔽有两个目的，一是限值内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。

总之前面几种方法对提高电磁兼容性都有好处，但应用最为广泛的是改变接地结构及线路布线的分类整理的方法，这些方法不仅节约成本，而且是最有效的整改方法。屏蔽虽然会增加成本，但是其所起到的屏蔽效能有时是其它方法无法媲美的。所以，在实际的整改中应以改变接地结构、线路布线的分类整理、屏蔽的方法为主，以其它方法为辅。

05

EMC的计算

但基本上以测试为准，实际测试和计算结果有时候会出入很大。

审核编辑：刘清