电磁兼容产生的原因及解决方法

如今，电磁干扰越来越成为产品关注的焦点，也成为产品进入国外市场的重要瓶颈。由于中国长期忽视这一领域，以及测试设备及其昂贵等诸多因素，中国在这一领域的发展相对缓慢。

了解这一领域的工程师很少，这已经成为大多数工程师和国内企业研发部门最头疼的问题。当他们解决这些产品的问题时，他们中的大多数人都是盲人。在走了很多弯路后，他们几乎没有解决这个问题。这种经验是不可复制的，在以下产品的开发中仍然会面临各种各样的问题，即使在解决的产品中，商品数量不够，在批量生产中，更随机。

电磁兼容真的那么难吗？

今天，让我们抛开事物的谜团，掌握事物的本质，彻底理解和掌握电磁兼容性的原因，找到解决办法，让工程师睡个好觉。

破解模拟硬件设计有三个定律：

一、源、回路、阻抗；

第二，电路是波形整形，从无用的波形到有用的波形，包括形状和相位整形；

第三，熟悉元器件的参数、包装、鲁棒性和成本，从而在临界区域设计产品。

在这里，我们可以利用第一定律源、电路和阻抗将其融入产品设计，帮助我们纠正电磁兼容性问题，利用第三定律的组件进行包装，优化电磁兼容性问题。

电磁兼容性，简称EMC(Electromagneticompatibility)。它包括两个方面，一个是干扰其他电气产品，简称EMI(electromagnetinetice)，即电磁干扰；另一种是被其他电气产品干扰，称为抗干扰。我们用EMS(electromagnetictictibility)说。

为了解决电磁兼容性问题，我们必须首先了解频率带宽的问题。一般来说，带宽是信号的频率，而信号频率的本质是信号的速度。那么，信号速度的本质是什么呢？它是信号的上升斜率和下降斜率。信号斜率（包括信号的上升斜率和下降斜率，统称为这里），信号斜率越慢，绝大多数只能通过导线传输，其频率一般在0-30mHz之间，这是我们传输测试的关键测试。信号斜率越快（一般频率在30mHz-3zHz之间，即所谓的带宽），可以通过天线辐射到空间，包括电源引入线，包括元件的圆角，包括直角。

测量哪些内容？

EMC测量包括两个方面：第一传导测试和第二辐射测试。传导测试主要测量导线，辐射测试主要测试空间4米天线和10米天线。

ESD测试是什么？

ESD测试是关于静电测试的。当静电击中产品时，产品不会异常运行。

噪音是什么？

一般来说，我们统称输入的无用信号为噪声。起初，由于电源发出一些声音，我们称之为噪声，但实际上，人耳接收频段的能力有限，2Hz-2KHz。事实上，更多的频段信息（无用信号）是听不见的，所以我们称所有对设备本身无用的信号为噪声。简而言之，所有无用的波形都是噪音。

因此，干扰应包括三个要素：骚扰源、传播途径和敏感设备。骚扰源有两种，一种是电场骚扰源，另一种是磁场骚扰源。

从第一大定律来看，源-这里的源是指骚扰源，包括电场、磁场和电磁场引起的骚扰。然后，从这个频段的角度来看，30m以下的传导干扰和30m以上的辐射干扰。电路-30m以下的传导干扰，其传输路径（电路）为引线，也包括PCB接线；30m以上的干扰，其传输路径为空间，由天线发射和接收。阻抗-阻抗是指电路中波形衰减的能力称为阻抗。从两个主要方向回答，仍然从传导和辐射进行分析。首先，讨论传导阻抗的问题。传导阻抗可以在电路中有两个方面，第一个方面是差模干扰，第二个是共模干扰。

差模干扰是指两条电源线之间的抑制和衰减，主要通过选择合适的电容器（X电容器，也称为安全电容器）和差模线圈。共模干扰是两条电源线分别对地面（简称地面），主要通过选择合适的电容器（Y电容器，也是安全级别）和共模线圈进行抑制和衰减。我们常用的低通滤波器通常具有抑制共模和差模干扰的功能。

如下图：

图1.低通滤波器原理图

如图1所示，3是差模电容，2是共模电感，4是共模电容。

由1、2、3组成的π滤波器，由1、3组成的电容器主要是过滤两条线之间的信号差，因此得名。这两个电容器的值一般为0.22uf-1.5uf。当干扰超标时，一般的解决方案是增加这两个电容器的值，但随着电容器值的增加，漏电流会增加，这需要注意。

由于差模电容器连接到L和N线之间，它实际上与后负载并联。此外，由于电容器对低频信号有很强的阻碍作用，它对高频信号有很强的导通性和低阻抗作用。当50Hz-60Hz低频交流信号流过电容器两端时，由于电容器的阻抗性能极大，电容器不起任何作用，这意味着没有电容器。当差模信号通过时（差模信号一般为高频无用信号），电容器性能为通路，阻抗非常小。在高频信号下，电容器相当于短路后负载，因此后负载不会受到高频信号的干扰。例如下图，差模电容器的工作原理。以上是利用张先生最大的定律源、电路和阻抗来分析差模电容器的特性。

图2.差模电容工作原理

2是共模电感，上面有两个独立的线圈，相反的方向缠绕在同一个圆形闭合的磁芯上。由于这两根电线的大小相等，相反的方向相反，磁场相互抵消。共模电感与后负载串联。当差分信号通过时(差分信号通常是高频无用信号)，由于电感阻碍电流的变化，此时电感表现为大电阻，后负载类似于小电阻，电感承受了绝大多数高次谐波的压降。根据电阻分压原理，后负载得到的电压接近于零。当50Hz-60Hz低频交流信号流过电感两端时，由于电感的感抗性能极小，电感几乎没有阻碍，这意味着没有这种电感。所以我们说这种电感对差分信号起作用。如图所示，共模电感的工作原理如下。以上仍采用张先生的第一个定律源、电路和阻抗来分析共模电感的特性。共模电感的感应选择一般在几百微恒到几毫米的水平。

图3.共模电感工作原理

4是共模电容器。这两个电容器以Y型命名，因为它们分别连接L和N线，并对地面（不是电路中的地面）。一般来说，电路中的地面是GND和浮动地面，而共模电容器的地面是地面earth）。因为Y电容器的一端与地面相连，它实际上与背面的负载并联。如图所示，共模电容器的工作原理。当50Hz-60Hz低频交流信号通过Y电容器的两端时，由于电容器的阻抗性能极大，相当于断路，不导通。当共模信号通过时（共模信号通常是高频无用信号），电容器表现为通路，阻抗性很小。高频信号通过Y电容器到达地面，后面的负载不会受到高频信号的干扰。以上仍采用张先生的第一个定律源、电路和阻抗来分析共模电容器的特性。共模电容器的值一般为2200pf-6800pf。其值越大，越容易解决干扰问题，但泄漏越大，取值越重。

图4.共模电容工作原理

当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。

一般 滤波器不单独使用差模线圈，因为共模电感两边绕线不一致等原因，电感必定不会相同，因此能起到一定的差模电感的作用。如果差模干扰比较严重，就要追加差模线圈。