EMC

什么是EMC？

EMC（Electro Magnetic Compatibility）：直译是"电磁兼容性"，意指设备所产生的电磁能量既不对其它设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。

电磁兼容性或电磁兼容（英语：electromagnetic compatibility，缩写为 EMC）是在电学中研究意外电磁能量的产生、传播和接收，以及这种能量所引起的有害影响。电磁兼容的目标是在相同环境下，涉及电磁现象的不同设备都能够正常运转，而且不对此环境中的任何设备产生难以忍受的电磁干扰之能力。

EMC包括EMI与EMS

EMI(Electro Magnetic Interference)：直译是电磁干扰，是指它对外界发射的电磁骚扰。这是合成词，我们应该分别考虑"电磁"和"干扰"。 所谓"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这二层意思。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

EMS(Electro Magnetic Susceptibility)：直译是"电磁敏感度"，其意是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。

干扰的形成

发射

• 来自电路板的发射：在大多数设备中主要的电流源是流入电路板上的电路中，这些能量借由电路所形成的天线而将干扰辐射出去。
• 来自电缆线的辐射：干扰电流以共模形式产生于在电路板和设备内部其他位置形成的对地噪声并沿着导体或者屏蔽电缆的屏蔽层流动。
• 传导发射：干扰也可能从其他电缆以感性或容性方式偶合到电缆线上。
• 产生的干扰可能以差模在（火线与中线或在信号线之间）或共模（在火线、中线、信号线与接地间）或者以二者的混合形式出现。
• 对于电源部埠需要测量每一个相线/中线与在电源电缆远端地之间的电压。
• 差模发射通常与来自电源的低频开关噪声联系在一起。
• 共模发射则是由于更高频率的开关元件、内部电路源或电缆的内部偶合引起的。
• 电路的分布电容分布广泛。若没有屏蔽物体的话，取决于与其他物体接近的程度。由于周围环境有较高的电容,部分屏蔽的机壳实际上会使耦合更加严重恶化。

干扰源与受干扰源

• 无论何种情况下电磁相容的问题出现总是存在两个互补的方面：
• 一个是干扰发射源和一个为此干扰敏感的受干扰设备。
• 如果一个干扰源与受干扰设备都处在同一设备中称为系统内部的EMC情况。
• 不同设备间所产生的干扰状况称为系统间的EMC 情况。
• 大多数的设备中都有类似天线的特性的零件如电缆线、电路板布线、内部配线、机械结构等这些零件透过电路相耦合的电场、磁场或电磁场而将能量转移。
• 实际情况下,设备间和设备内部的耦合受到了屏蔽与绝缘材料的限制,而绝缘材料的吸收与导体相比的影响是微不足道的。
• 电缆线对电缆线的耦合既可以是电容性,也可以是电感性,并且取决于方位、长度及接近程度的影响。

公共阻抗的耦合

• 公共阻抗耦合线路是干扰源与受干扰设备共用电路阻抗所引起的。
• 公共导线也因两个电流环之间的互感而引起或因两个电压节点之间的互容耦合而引起。
• 对于传导性的公共阻抗耦合的解决是将连接线分离使系统各自独立避免形成公共阻抗。

EMC 对策

由于微电脑的依存度正不断提高，设备的大量使用，使我们的电磁环境复杂化，因此外来的干扰如脉冲噪声、放射电磁场、静电、雷击、电压变动等，所引发的误动作产生当机甚至破坏的情形，如无线电的通讯、雷达、大哥大、电视游乐器⋯⋯等，往往干扰到电视，甚至于造成医疗器材使用中的误动作，影响到飞航的安全。

国际上对于电子、电器、工业设备产品的抗扰性测试日渐重视，且趋向整合以IEC国际规格为测试标准，欧 洲共同体率先制定EMC防治法规，于1996年起全面实施抗扰测试。

电源方面

• 三相入力电源在NFB（无熔丝断路器）与变压器间装噪声滤波器，此滤波器的输入线愈短愈好。
• 电源及大电流导线紧贴电气箱之底部，并沿着边角布线。
• 开关式电源供应器加装隔离罩以防辐射性发射干扰，滤波器选用器选用π型或T 型可抑制宽波段噪声，陶铁磁体材质可抑制射频噪声。
• 电源线两端考虑采隔离接地，以免接地回路形成共同阻抗耦合而将噪声耦合至信号线。
• 电源线与信号线尽量采用隔离或分开配线。
• 电源变压器应加遮蔽，外壳须接地良好。
• 单相AC 控制线建议采用绞线。
• 直流导线建议使用绞线来配线。
• 避免将电源与信号线接至同一接头。

信号埠连接线方面

• 信号输入线与输出线应避免排在一起造成串扰干扰。
• 信号输出入线应避免跨过集成电路板或敏感区域以避免干扰。
• 连接端口线如有剩余不用之线,需单端接地以避免形成感应回路。
• 信号线考虑采用绞合/绞线（Twist）,确保有稳定的参考层与线阻抗。
• 不同工作频率或类比/数位等差异别的信号线避免混杂接在一个连接头上，宜按类别分类并加地线隔离。
• 输入信号线与输出线尽量避免同在一个接头上，如不能避免时应将输入与输出信号错开。
• 敏感性较高之低准位信号线，除采用绞线外可加隔离遮蔽。

模拟信号方面

• 高频的类比信号及脉波信号线建议采用隔离线。
• 高频类比信号线采用同轴式隔离线，低频之类比信号线采用绞线，必要时可外加隔离遮蔽，绝不可使用同轴隔离线。
• 连接头安装位置须清洁处理，接头及金属面的接触电阻须小于1.5m欧姆。
• 类比电路干扰以波形失真为主，抑制方法主要在滤波器选用的特性，例如；带宽、频率响应值。
• 类比信号线与数位排线必须相互垂直。

数字信号

• 避免使用未隔离遮蔽的导线来传送数位信号，宜使用多股绞线外加隔离线。
• 数位电路干扰以外在磁场干扰为主，应加隔离措施。
• 数位电路易受高能电场干扰，须使用隔离线隔离，以能防止1∼10MHz频段之高能电场200V/m干扰为最佳遮蔽选择。
• 数位电路以抑制邻近电路脉波与尖波干扰为主。
• 数位电路传送避免使用过长且未加隔离之导线。

电路设计方面

• 具干扰性的回路，如时脉、驱动器、交换式电源切换、振荡器式控制信号，应加隔离遮蔽。
• 电路设计尽可能选用低噪声零组件，且须考虑噪声变化与环境温度变化之关系。
• 陶铁磁体铁芯适用于高频滤波，但须注意经由此线圈负载功率损耗。
• 稳压器须考虑抑制线路间共通阻抗耦合问题。
• 振荡器本身输出越小越好，如须要较大输出，宜由放大器放大。
• 功率放大应予隔离以防止辐射性发射。
• 电解质电容器适于清除高涟波及暂态电压变化。
• 动力线的干扰有低压（或瞬间断电）超压及突波，这些干扰通常来自于电力开关的动作、重负载的开与关之瞬间、功率半导体动作、保险丝烧断时、雷电感应…等。
• 须考虑下述项目来抑制：
  • 使用电源滤波器。
  • 适当的电力分配。
  • 受干扰的装置改用另一电路。
  • 将电子零件及滤波器适当的包装。
  • 使用隔离变压器。
  • 装置压敏电阻。
• 交流电磁接触器线圈、电磁阀，皆须联结火花消除器。
• 电磁开关之热电驿输出侧须联结三相火花消除器。
• 直流继电器线圈联结二极管，以供反相电压保护。
• 火花消除器距离负载侧愈近愈好。
• 把突波吸收器装于电路开关和噪声滤波器之间，线与线间，线与接地之间，将能有效吸收突波。

配电箱与壳体设计

• 配电箱或壳体采用金属制，如焊接技术没有问题（不会变形），采用接缝全焊方式，假使无法全焊接合面的空隙尽可能缩小。假使配电箱是用螺丝组立方式，须把接触的面漆刮掉，以便取得较佳的导电性。
• 配电箱或壳体难免会开孔来做电缆线的出入口，电波会通过这些孔就无法通过测试，因此开孔应尽可能的缩小，没有使用到的孔须用金属做的盖子盖起来，金属与金属的接触面漆须刮掉，且须用工业环境用的导电垫片。
• 配电箱或壳体的门在关闭时，和配电箱本体的接触面，须用工业环境用的导电垫片，使其紧密的接触，如基于成本的考虑可用分布紧凑的间距采用固定式的螺丝锁紧。
• 配电箱或壳体门须留接地用的端点，接地面必须防漆，否则喷漆了，然后搭接就会出现接触不良。

EMI测试项包括

• RE(Radiated Emission) 辐射发射，
• CE发射 (传导发射）
• Harmonic（谐波电流）
• Flicker (闪烁)

EMS测试项包括

• RS （辐射抗干扰）
• CS （传导抗干扰）
• ESD（静电）
• EFT（瞬态脉冲干扰）
• DIP (电压跌落）
• PFMF(Power frequency magnetic fields)工频磁场抗扰度
• Surge（浪涌，雷击）　

EMC标准

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基础标准

EMS（抗扰度）

• GB/T 17626.1-2006    电磁兼容 试验和测量技术 抗扰度试验总论
• GB/T 17626.2-2018    电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
• GB/T 17626.3-2016    电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
• GB/T 17626.4-2018    电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
• GB/T 17626.5-2008    电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
• GB/T 17626.6-2017    电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度
• GB/T 17626.8-2006    电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验
• GB/T 17626.9-2011    电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验
• GB/T 17626.10-2017  电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验
• GB/T 17626.11-2008  电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 
• GB/T 17626.12-2013  电磁兼容 试验和测量技术 振铃波抗扰度试验
• GB/T 17626.13-2006  电磁兼容 试验和测量技术 交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验
• GB/T 17626.14-2005  电磁兼容 试验和测量技术 电压波动抗扰度试验
• GB/T 17626.16-2007  电磁兼容 试验和测量技术 0Hz～150kHz共模传导骚扰抗扰度试验
• GB/T 17626.17-2005  电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口纹波抗扰度试验
• GB/T 17626.18-2016  电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡波抗扰度试验
• GB/T 17626.20-2014  电磁兼容 试验和测量技术 横电磁波（TEM）波导中的发射和抗扰度试验
• GB/T 17626.27-2006  电磁兼容 试验和测量技术 三相电压不平衡抗扰度试验
• GB/T 17626.28-2006  电磁兼容 试验和测量技术 工频频率变化抗扰度试验
• GB/T 17626.29-2006  电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验

通用标准

EMI（发射）

• GB 17799.3-2012     电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射
• GB 17799.4-2012     电磁兼容 通用标准 工业环境中的发射'

EMS（抗扰度）

• GB/T 17799.1-2017  电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的抗扰度
• GB/T 17799.2-2003  电磁兼容 通用标准 工业环境中的抗扰度试验
• GB/T 17799.5-2012  电磁兼容 通用标准 室内设备高空电磁脉冲(HEMP)抗扰度
• GB/Z 17799.6-2017  电磁兼容 通用标准 发电厂和变电站环境中的抗扰度

产品类标准

• GB 4824-2013          工业、科学和医疗(ISM)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法
• GB/T 18268.1-2010  测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求 第1部分：通用要求
• GB 9254-2008          信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
• GB/T 17618-2015     信息技术设备 抗扰度 限值和测量方法
• GB/T 19954.1-2016  电磁兼容 专业用途的音频、视频、音视频和娱乐场所灯光控制设备的产品类标准 第1部分：发射
• GB/T 19954.2-2016  电磁兼容 专业用途的音频、视频、音视频和娱乐场所灯光控制设备的产品类标准 第2部分：抗扰度
• GB/T 18595-2014     一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求
• GB/T 22451-2008     无线通信设备电磁兼容性通用要求

产品标准

• GB/T 18487.2-2017  电动汽车传导充电系统 第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容要求
• GB/T 19862-2016     电能质量监测设备通用要求

备注：以上仅为部分EMC标准。

EMC现象及定义

首先，我们的平时所讲的EMC是在考量有限的空间环境，在相同的时间的不同电子电气产品在其运转中涉及电磁现象。例如，各种电子设备为了正常运转产生的一些有意或者无意产生和接收的电磁能量。这些EMC电磁能量放射与电子设备要正常工作能够忍受一定电磁能量的相互兼容而不会影响设备本体的正常工作或者降低其性能。概括的讲研究EMC主要是研究两方面的问题：

• 研究电子产品对外部的发射电磁能量的大小。在正常或者意外非正常情况下的，对外界的不同骚扰、例如对空间的辐射、例如对接入公共电网的电子产品通过电网对外界的数字信号的谐波干扰、闪烁、或者因为负载的突变对电网的影响……这样我们才能了解我们的产品有多大的干扰，能够产生什么样的干扰？这样我们就能评估我们的电子产品对外部的干扰程度。
• 研究电子产品能够忍受、免疫，就是说能够抗多大的干扰？能够承受多大的、不能类型的干扰？我们要研究出一个量值，这样我们就能了解我们的电子设备能够在什么样的电磁环境正常工作。

EMC的意义

就我们日常生活中研究的EMC，主要还是针对各电子产品间的电磁干扰及抗干扰，使其能够在预期的要求中正常工作且不降低其相关性能，特别是针对一些特殊设备及其重要环境。

• 家里使用电吹风，干扰电视机工作，画面出现雪花点、闪烁、花屏等干扰。
• 医疗电子设备(例如:医疗监护仪、心电起搏器等)，将不能正常工作。
• 导航系统的工作失常(如飞机上不能用手机)等。
• 例如，军事层面上的电子信息站，研究的也是电磁干扰。（不过这里研究的是与我们的电磁兼容相反的，他们强调的是干扰别人，让别人不能正常工作）
• 实例：贵州一医院欲购买UPS给医院的医疗设备用,但该UPS影响到医疗设备正常工作。
• 所以，我们研究EMC在不同领域中着实有着真实的意义，并且不由得我们不研究。否则，我们将不能正常看电视、病人在紧急情况在医疗设备不能正常工作或者性能降低的情况下，得不到有效救治，甚至出现人命贻误。在军事层面的话，出现战斗机失去导航、导弹受到干扰将不能打击正确的军事目标…………

另外，EMC认证中其中也是对产品品质的提高提供了保障。例如，电磁兼容中EMC认证里面有雷击抗扰度测试、静电抗扰度测试、电压跌落抗扰度测试、辐射抗扰度测试、传导抗扰度测试、高压脉冲群抗扰度测试、工频磁场抗扰度测试……想想看，当你的产品都能经过这些不同的测试，那么你的产品在一定意义上来说是不是象征着，更不易被雷雨天气的雷电击坏？更不会在冬天的条件下被人体静电打坏或者使产品误动作？更不会因为电网的不稳定使你的电子产品损坏或者性能降低等，这些都是非常有意义的。

行政法规

鉴于此，在全球各地区、国家都指定了相关的EMC标准、颁布了EMC法规，例如，欧洲在CE强制认证中颁布了EMC指令、美国颁布了FCC法规中的Part 15 B/C Part 22/24、中国CCC强制认证中颁布了GB9254、GB13837、GB4343.1/2 …… 这些行政上的政策也强制了那些可能产生干扰的电子产品必须要做EMC认证的有力保证。

EMC认证

就是在不同地区、国家去相关权威认证机构（这些机构往往是国家、地区指定、或者是相关获得了相关认可的EMC实验室）申请与电子产品相符合的标准，例如IT信息类产品在欧洲做EMC认证需要申请EN55022/EN55024 or EN 55032/EN55035两个产品标准、家电类产品在欧洲做EMC认证需要申请EN55014.1/EN55014.2两个标准………… 让这些产品满足这些标准中的相关测试限值、要求，以获得这些认证机构颁发的测试报告，测试证书，以满足当地法律法规的要求。

最后，从市场方面讲，一个做了EMC认证的产品、与一个没有做EMC认证的产品，在市面的售价是不一样的，在与客户谈判价格的时候更是多了一份主动谈判的能动性。这样更能对产品的推广有积极的作用！