电磁兼容电磁干扰EMI指的是什么意思
发布时间:2024-03-31
电磁干扰，英文名称为ElectroMagnetic Interference，简称EMI，是指任何在传导或者在有电磁场伴随着电压、电流的作用下而产生会降低某个装置、设备或系统的性能，还有可能对生物或者物质产生不良影响的电磁现象。电磁干扰是变频器驱动系统中的一个主要问题。电磁干扰EMI属于电磁兼容EMC中重要组成部分之一。
电磁指的是物质所表现出来的电性以及磁性的统称，例如电磁感应、电磁波等等。而电磁波指的是物体所固有的发射和反射在空间中传播交变的电磁场的物理量。电磁干扰就是指将振荡器中电感线圈的两端，一端接地，另外一端做成一个天线，干扰信号就会发射出去，若振荡器的振荡频率可调，所发射的干扰信号频率就会发生变化。
1.传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。
2.辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。
在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
电磁干扰是由电器设备产生的电磁波在传播时与其他电路交互作用而产生的。它的产生因素包括以下几个方面：
1.电磁波辐射：当电器设备运行时，会产生电磁波。如果这些波穿过其他电器设备的电路，它们可能会干扰到那些电器设备的正常运行。
2.电源干扰：电源中的电磁波可以通过电线传播到其他电路中，导致干扰。这种情况通常发生在使用大功率电器时，如电动工具或高功率电子设备。
3.接地问题：如果设备的接地不好，就会导致电磁干扰。这可能会导致电流从一个设备中流入另一个设备中，从而引起干扰。
4.电缆束：电缆束是指一组电缆或电线，它们通常在相对靠近的地方被绑在一起。这种情况可能会导致电磁场的交互作用，从而导致干扰。
5.静电放电：当两个带电体接触或分离时，可能会发生静电放电。这可能会产生电磁场，并导致干扰。
三、电磁干扰（EMI）可以对电子设备和通信系统产生许多影响，包括以下几个方面：
1.设备故障：电磁干扰可能会导致设备的故障或损坏。这种损坏可能是暂时的，也可能是永久的。例如，计算机系统可能会发生死机或数据损坏，电话系统可能会出现通信中断，而医疗设备可能会失去准确性或完全失灵。
2.通信干扰：电磁干扰可能会干扰无线通信和卫星通信。这可能导致通信中断、通信质量下降、数据传输错误等问题。例如，在飞行中的飞机上，如果出现干扰，可能会导致飞行员和机场控制塔之间的通信中断。
3.安全风险：电磁干扰可能会导致设备的故障或损坏，从而引起安全风险。例如，在核电站或航天器上，如果出现干扰，可能会导致设备失灵，从而引发严重的事故。
4.法规问题：一些国家和地区制定了电磁兼容性（EMC）法规，要求设备在生产和销售之前必须经过 EMC 测试。如果设备不能通过 EMC 测试，就不能在市场上销售。因此，电磁干扰可能会导致设备不能符合相关的法规标准，从而影响其市场竞争力。
5.生产损失：电磁干扰可能会导致生产线的停机时间和生产损失。如果设备因为电磁干扰而出现故障，可能需要停机维修，从而导致生产中断和损失。
电磁干扰源包括微处理器、微控制器、传送器、静电放电和瞬时功率执行元件，如机电式继电器、开关电源、雷电等。在微控制器系统中，时钟电路是最大的宽带噪声发生器，而这个噪声被扩散到了整个频谱。随着大量的高速半导体器件的发展，其边沿跳变速率很快，这种电路将产生高达300 MHz的谐波干扰。
噪声被耦合到电路中最容易被通过的导体传递，如图所示为分析电磁干扰机制。如果一条导线经过一个充满噪声的环境，该导线会感应环境噪声，并且将它传递到电路的其余部分。噪声通过电源线进入系统，由电源线携带的噪声就被传递到了整个电路，这是一种耦合情况。耦合也发生在有共享负载（阻抗）的电路中。例如两个电路共享一条提供电源的导线或一条接地导线。如果其中一个电路需要一个突发的较大电流，而两个电路共享电源线，等效接入同一个电源内阻，电流的不平衡会导致另一个电路的电源电压下降。该耦合的影响可以通过减少共同的阻抗来削减。但电源内阻和接地导线是固定不变的。若接地不稳定，一个电路中流动的返回电流就会在另一个电路的接地回路中产生地电位的变动，地电位的变动将会严重降低模/数转换器、运算放大器和传感器等低电平模拟电路的性能。
所有的电子电路都可能受到电磁干扰。虽然一部分电磁干扰是以射频辐射的方式被直接接受的，但大多数电磁干扰是通过瞬时传导被接受的。在数字电路中，复位、中断和控制信号等临界信号最容易受到电磁干扰的影响。控制电路、模拟的低级放大器和电源调整电路也容易受到噪声的影响。
物理隔离是通过将可能产生相互干扰的设备进行空间上的分离，以达到减少电磁干扰的目的。简单来说，就是让可能产生干扰的设备保持一定的距离，避免它们之间的直接电磁交互。对于高频设备，需要的隔离距离较大。这种方法虽然简单，但对于大规模或高密度的电子设备布置来说可能不切实际。
滤波是通过在电路中加入特定的组件来抑制电磁噪声的方法。滤波器可以吸收或反射电磁干扰，将其转化为其他形式的能源，从而减少对电路的影响。滤波器一般安装在电源线和信号线之间，用来削弱从源头传播的电磁干扰。根据工作频率和滤波效果的不同，滤波器有多种类型，包括高低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
屏蔽是通过使用导电材料将可能受到电磁干扰的设备包裹起来，从而防止外部电磁场对其产生影响，也可以防止内部电磁场对外界产生影响。常见的屏蔽材料包括铜、铝等导电金属，它们可以有效地反射电磁波。在高频环境下，为了确保屏蔽效果，还需要在屏蔽层上留有适当的缝隙，以便散热。
接地是通过将设备连接到地线或参考电位点，以减少电磁干扰的方法。良好的接地设计可以有效地防止电磁场对设备的影响，也可以防止设备产生的电磁场对外界的影响。接地可以分为以下几种方式：
1）单点接地：适用于工作频率低于1MHz的电路。该方式是将所有电路的地线接到公共接地端，从而减少地线间的噪声耦合。
2）多点接地：适用于工作频率在1MHz到100MHz之间的电路。该方式是通过设置多个地连接点，降低地线阻抗，减小地线间的噪声耦合。
3）混合接地：适用于工作频率在1MHz到30MHz之间的电路。该方式是综合使用单点接地和多点接地，以适应不同电路的要求。
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