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[导读]EMI与电磁干扰电子产品的电磁辐射问题日益受到重视,而EMC(电磁兼容性)这一概念也为大家所熟知,因为只有通过专业机构的EMC测试,产品才能获得我国的3C认证。然而,在日常媒体报道和产品宣传中,我们常常遇到与之相似的EMI、EMS等专业名词,它们似乎都与电磁辐射防护有关,但具体含义却让人困惑。

01EMI与电磁干扰电子产品的电磁辐射问题日益受到重视,而EMC(电磁兼容性)这一概念也为大家所熟知,因为只有通过专业机构的EMC测试,产品才能获得我国的3C认证。然而,在日常媒体报道和产品宣传中,我们常常遇到与之相似的EMI、EMS等专业名词,它们似乎都与电磁辐射防护有关,但具体含义却让人困惑。那么,这些名词之间究竟有何异同呢?

▍ EMI的定义与影响

首先,我们来看看 EMI。EMI,即Electro Magnetic Interference,直译为“电磁干扰”,是指 电子设备产生的电磁波对其他电子设备产生的不良影响。这种干扰可能表现为电视屏幕出现雪花噪点、电饭锅煮饭失败、空调自行启动等日常生活中的现象。更严重的是,电磁干扰信号可能会干扰到正在运行的医疗电子设备或飞机等关键设备,带来无法预料的后果。因此,我们可以将电磁干扰视为一种无形的“攻击力”,它能够扰乱和破坏其他电子设备的正常运行。

▍ EMI的分类和防护措施

电源的一二级EMI滤波电路,旨在降低电源的电磁传导干扰。EMI,即电磁干扰,其“攻击”方式主要 分为两种:传导干扰和辐射干扰。电磁传导干扰是指干扰源通过导电介质,如电线,将其电网络上的信号耦合至另一电网络。日常生活中,我们经常遇到这样的例子:电脑电源对家庭用电网络的影响,导致电脑开机时电灯变暗,这在质量不佳的电源上表现尤为明显。为了防止电源在工作时对外部环境产生不良影响,电源内部必须配备一二级EMI滤波电路,其核心目的就是应对电磁传导干扰。

机箱上的EMI触点,旨在降低屏蔽机箱内部电磁辐射干扰。 电磁辐射干扰,简称电磁辐射,是指干扰源通过空间将自身电网络信号耦合至另一电网络,类似于武侠小说中的“隔空打物”。由于人体生命活动伴随生物电活动,这些生物电对环境电磁波敏感,过量电磁辐射可能对人体造成影响。因此,人们常担忧的“辐射”主要指这部分电磁辐射干扰。通过机箱的防辐射设计,如EMI弹片和触点,可减小机箱内电磁波传播至外部的量。

02EMS与电子设备敏感度▍ EMS的定义及其影响

与此同时,电子设备面临电磁干扰时, 其性能可能受到影响。这种影响程度取决于设备的电磁敏感度,即 EMS(Electro Magnetic Susceptibility)。EMS直译为“电磁敏感度”,反映电子设备受到外界电磁能量干扰时性能下降的容易程度。例如,同样受到电吹风或电剃须刀干扰,某些电视机的屏幕可能出现雪花噪点,而另一些电视机却无恙。这表明前者电磁敏感度较高,更易受电磁干扰影响;后者电磁敏感度较低,相对更稳定。

▍ EMC综合攻防策略

电视画面雪花严重,往往与周边电子设备的电磁干扰密不可分。为了有效应对这一问题,我们引入了 EMC综合攻防策略。这一策略不仅提供了“矛”——即检测和识别电磁干扰的能力,还配备了“盾”——即抵抗和消除电磁干扰的措施,从而全方位地保护我们的电子设备,确保其稳定运行。

03EMC与产品认证

▍ EMC测试及设备认证

EMC,即电磁兼容性,是指电子设备在运行时能够与周围其他电子设备和谐共存,既不干扰它们,也不受其干扰。在EMC测试中,我们利用电磁兼容实验室来评估电子设备的电磁辐射干扰情况。这一测试不仅涉及EMI(电磁干扰)和EMS(电磁抗干扰)两个关键指标,还确保电子设备在正常工作时不会对周围环境造成过大的电磁干扰,同时具备抵御环境中电磁干扰的能力。

▍ 优质电子设备的挑选

如今,我们普遍认识到 优质的电子设备应具备“低攻高防”的特性,即对外部干扰的抵御能力强,同时也能有效减少对外部环境的干扰。那么,如何在繁杂的市场中挑选出这样的产品呢?国家法规为我们提供了指南。

自1996年起,欧共体就已对其统一市场做出明确规定:未获“CE”认证的电气和电子设备不得进入欧共体市场。同样,我国政府也于2003年8月1日开始实施类似规定,要求所有电气和电子设备必须获得“CCC”即3C认证才能进入中国市场。值得注意的是, CE和3C认证均包含了对EMC性能的严格考察。因此,消费者在选购电子产品时,只需查看产品外壳或包装上是否标有“CE”和“CCC”认证标志,即可判断其是否具备国家规定的低干扰、高抗干扰的特性。

04EMI

EMI(Electro Magnetic Interference)直译是“电磁干扰”,是指电子设备(干扰源)通过电磁波对其他电子设备产生干扰的现象。例如当我们看电视的时候,旁边有人使用电吹风或电剃须刀之类的家用电器,电视屏幕上会出现的雪花噪点;电饭锅煮不熟米饭;关闭了的空调会自行启动……这些都是常见的电磁干扰现象。

更为严重的是,如果电磁干扰信号妨碍了正在监视病情的医疗电子设备或正在飞行的飞机,则会造成不堪设想的后果。从这些例子来看,就好像是电子设备具有无形的“攻击力”,对其他电子设备的正常运行造成了扰乱和破坏。

电源的一二级EMI滤波电路,是为降低电源的电磁传导干扰而设计的。

从“攻击”方式上看,EMI主要有两种类型:传导干扰和辐射干扰。电磁传导干扰是指干扰源通过导电介质(例如电线)把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。

蕞常见的例子是我们电脑中的电源会对家里的用电网络产生影响,在电脑开机的同时家里的电灯可能会变暗,这在使用杂牌劣质电源的电脑上表现得更为明显。而在当今电源的内部结构中,一二级EMI滤波电路是必不可少的,这里的“EMI”针对的就是电磁传导干扰,以防止电源工作时对外界产生太大的影响。

机箱上的EMI触点,是为降低屏蔽机箱内部的电磁辐射干扰而设计的。

电磁辐射干扰往往被我们简称为电磁辐射,它是指干扰源通过空间把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络,就像是武侠小说中的“隔空打物”。由于人体生命活动包含一系列的生物电活动,这些生物电对环境的电磁波非常敏感,因此过量的电磁辐射可以对人体造成影响和损害。人们常常担忧的“辐射”也就是指这部分电磁辐射干扰。应用机箱上的种种防辐射设计,例如EMI弹片、EMI触点,这里“EMI”针对的就是电磁辐射干扰,以减小机箱内电磁波传播到外部的量。

EMS

EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译是“电磁敏感度”,是指由于电子设备受到外界的电磁能量,造成自身性能下降的容易程度。例如同样受到电吹风或电剃须刀的干扰,有些电视机的屏幕上出现了雪花噪点,有些电视机却安然无恙。这表明在受到电磁干扰“攻击”的情况下,前者的电磁敏感度较高,更易受伤,也就是“防御力”较低;而后者的电磁敏感度较低,不易受伤。电视画面雪花严重,受其它电子设备干扰是一大因素。

EMC

EMC测试中使用电磁兼容实验室,可进行电磁辐射干扰测试。

EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是“电磁兼容性”,是指电子设备所产生的电磁能量既不对其他电子设备产生干扰,也不受其他电子设备的电磁能量干扰的能力。因此,EMC包括EMI和EMS两个方面的要求:一方面要求电子设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,即EMI;另一方面要求电子设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗干扰能力,即EMS。

具体在对电子设备进行EMC测试时,相关标准规定了EMI的*大值,以及EMS的蕞小值,就犹如限制“攻击力”在较低水平、要求“防御力”在较高水平。这也很好理解,就像我们养一条看门狗,你不希望它主动跑出门去乱咬人,但你要求它在敌人来犯时要扛得住。

EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容)是指电子、电气设备或系统在预期的电磁环境中,按设计要求正常工作的能力。它是电子、电气设备或系统的一种重要的技术性能,其包括三方面的含义:

(1)EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰):

(2)EMS(Electro Magnetic Susceptibility,电磁抗扰度):

(3)电磁环境:即系统或设备的工作环境。

(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,相对应的测试项目根据产品类型及标准不同而不同,对于民用、工科医、铁路产品,基本的EMI测试项目有:

● 电源线传导骚扰(CE)测试;

● 信号、控制线传导骚扰(CE)测试;

● 辐射骚扰(RE)测试;

● 谐波电流(Harmonic)测量;

● 电压波动和闪烁(Fluctuation and Flicker)测量。

对于军用产品,基本的EMI测试项目有:

● CE101测试:15 Hz~10 kHz电源线传导发射测试;

● CE102测试:10 kHz~10 MHz电源线传导发射测试;

● CE106测试:10 kHz~40 GHz天线端子传发发射测试;

● CE107测试:电源线尖峰信号(时域)传导发射测试;

● RE101测试:25 Hz~100 kHz磁场辐射发射测试;

● RE102测试:10 kHz~18 GHz电场辐射发射测试;

● RE103测试:10 kHz~40 GHz天线谐波和乱真输出辐射发射测试;

对于汽车及车载电子、电气产品,基本的EMI测试项目有:

● 汽车整车辐射发射测试;

● 车载电子、电气零部件/模块的传导骚扰测试;

● 车载电子、电气零部件/模块的辐射发射测试;

● 车载电子、电气零部件/模块的瞬态发射骚扰测试;

注:传导骚扰即为传导发射;辐射骚扰 即为辐射发射。

(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,相对应的测试项目也根据产品类型及标准不同而不同,对于民用、工科医、铁路产品,基本的EMS测试项目有:

● 静电放电抗扰度(ESD);

● 电快速瞬变脉冲群抗扰度(EFT);

● 浪涌(SURGE);

● 辐射抗扰度(RS);

● 传导抗扰度(CS);

● 电压跌落与中断(DIP)。

对于军用产品,基本的EMS测试项目有:

● CS101测试:25 Hz~50 kHz电源线传导敏感度测试;

● CS103测试:15 kHz~10 GHz天线端子互调传导敏感度测试;

● CS104测试:25 Hz~20 GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度测试;

● CS105测试:25 Hz~20 GHz天线端子交调传导敏感度测试;

● CS106测试:电源尖峰信号传导敏感度测试;

● CS114测试:10 kHz~400 MHz壳体电流传导敏感度电缆束注入传导敏感度测试;

● CS115测试:电缆束注入脉冲激励传导敏感度测试;

● CS116测试:10 kHz~100 MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度测试;

● RS101测试:25 Hz~100 kHz磁场辐射敏感度测试;

● RS103测试:10 kHz~40 GHz电场辐射敏感度测试;

● RS105测试:瞬变电磁场辐射敏感度测试。

对于汽车及车载电子、电气零部件产品,基本的EMS测试项目有:

● 符合ISO7637-1/2标准规定的电源线传导耦合/瞬态抗扰度测试;

● 符合ISO7637-3标准规定的传感器电缆与控制电缆传导耦合/瞬态抗扰度测试;

● 符合ISO11452-7(对应国标为GB17619)标准规定的射频传导抗扰度测试;

● 符合ISO11452-2(对应国标为GB17619)标准规定的辐射场抗扰度测试);

● 符合ISO11452-3(对应国标为GB17619)标准规定的横电磁波(TEM)小室的辐射场抗扰度测试);

● 符合ISO11452-4(对应国标为GB17619)标准规定的大电流注入(BCI)抗扰度测试);

● 符合ISO11452-5(对应国标为GB17619)标准规定的带状线抗扰度测试;

● 符合ISO11452-6(对应国标为GB17619)标准规定的三平板抗扰度测试;● 符合ISO10605标准的静电放电抗扰度测试。

(3)电磁环境:即系统或设备的工作环境。

产品在实际应用环境中发生的骚扰与干扰

总结:EMC设计不能像硬件电路设计、结构设计、软件设计等设计活动一样单独存在,它是依附于产品设计活动中的一种特殊的活动。如果一定要对EMC设计活动进行分类,那么主要包括:

● 产品的EMC标准和需求分析;

● 产品机械构架的EMC设计,包括产品的电缆设计;

● 电路原理图的EMC设计;

●PCB的EMC设计;

●EMC测试过程中出现问题的改进。

EMI攻击力

EMI(Electro Magnetic Interference)直译是“电磁干扰”,是指电子设备(干扰源)通过电磁波对其他电子设备产生干扰的现象。例如当我们看电视的时候,旁边有人使用电吹风或电剃须刀之类的家用电器,电视屏幕上会出现的雪花噪点;电饭锅煮不熟米饭;关闭了的空调会自行启动……这些都是常见的电磁干扰现象。

更为严重的是,如果电磁干扰信号妨碍了正在监视病情的医疗电子设备或正在飞行的飞机,则会造成不堪设想的后果。从这些例子来看,就好像是电子设备具有无形的“攻击力”,对其他电子设备的正常运行造成了扰乱和破坏。

电源的一二级EMI滤波电路,是为降低电源的电磁传导干扰而设计的。

从“攻击”方式上看,EMI主要有两种类型:传导干扰和辐射干扰。电磁传导干扰是指干扰源通过导电介质(例如电线)把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。最常见的例子是我们电脑中的电源会对家里的用电网络产生影响,在电脑开机的同时家里的电灯可能会变暗,这在使用杂牌劣质电源的电脑上表现得更为明显。而在当今电源的内部结构中,一二级EMI滤波电路是必不可少的,这里的“EMI”针对的就是电磁传导干扰,以防止电源工作时对外界产生太大的影响。

机箱上的EMI触点,是为降低屏蔽机箱内部的电磁辐射干扰而设计的。

电磁辐射干扰往往被我们简称为电磁辐射,它是指干扰源通过空间把自身电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络,就像是武侠小说中的“隔空打物”。由于人体生命活动包含一系列的生物电活动,这些生物电对环境的电磁波非常敏感,因此过量的电磁辐射可以对人体造成影响和损害。人们常常担忧的“辐射”也就是指这部分电磁辐射干扰。应用机箱上的种种防辐射设计,例如EMI弹片、EMI触点,这里“EMI”针对的就是电磁辐射干扰,以减小机箱内电磁波传播到外部的量。

EMS防御力

有矛就有盾,有电磁干扰就有抗电磁干扰。下面请出我们的第二位主角EMS。EMS(Electro Magnetic Susceptibility)直译是“电磁敏感度”,是指由于电子设备受到外界的电磁能量,造成自身性能下降的容易程度。例如同样受到电吹风或电剃须刀的干扰,有些电视机的屏幕上出现了雪花噪点,有些电视机却安然无恙。这表明在受到电磁干扰“攻击”的情况下,前者的电磁敏感度较高,更易受伤,也就是“防御力”较低;而后者的电磁敏感度较低,不易受伤,即“防御力”较高。

电视画面雪花严重,受其它电子设备干扰是一大因素。

EMC综合攻防能力

有了矛,也有了盾,最后就用它俩一起来武装我们的第三位主角EMC。

EMC测试中使用电磁兼容实验室,可进行电磁辐射干扰测试。

EMC(Electro Magnetic Compatibility)直译是“电磁兼容性”,是指电子设备所产生的电磁能量既不对其他电子设备产生干扰,也不受其他电子设备的电磁能量干扰的能力。因此,EMC包括EMI和EMS两个方面的要求:一方面要求电子设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,即EMI;另一方面要求电子设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗干扰能力,即EMS。

具体在对电子设备进行EMC测试时,相关标准规定了EMI的最大值,以及EMS的最小值,就犹如限制“攻击力”在较低水平、要求“防御力”在较高水平。这也很好理解,就像我们养一条看门狗,你不希望它主动跑出门去乱咬人,但你要求它在敌人来犯时要扛得住。

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