EMC电磁兼容设计与案例分析.pptx

EMC电磁兼容设计与案例分析.pptx

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电磁兼容设计与案例分析,电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,什么是电磁兼容？

不会污染电磁环境，即不产生超过限度的电磁干扰。

EMC：

ElectromagneticCompatibility，电磁兼容（学科）或电磁兼容性（性能参数）定义：

GJB72-85中，设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，具有两层含义。

EMC设计设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导一个致目或的遭：

受使不设允备许或的系降统级在；预期的电磁环境中实现电磁兼容性。

两点要不求会：

使在同电一磁电环磁境环中境无中性其能他降设低备，（即分有系一统定、的系抗统干）扰因能受力其；电磁,发射而导致或遭受不允许的降级。

EMC干什么？

EMC三要素,抑制措施,EMC评判标准,抑源,切断,减敏,分贝,概念,分贝的定义：

分贝数=10lg（P2/P1）dB,式中，P1、P2是两个功率数值。

使用分贝单位制，用较小的坐标可以描述很宽的范围;在EMC中，干扰的幅度范围和频率范围都很宽，因此用分贝描述幅度，用对数坐标表述频率更加方便。

实际问题的分析中，电压和电流使用最多，对其定义如下：

电压增益分贝数=20lg（V2/V1）dB电流增益分贝数=20lg（I2/I1）dB单位：

dB在整改中的应用,15%,50%,30%,0.94%,假设有一个如下图所示的被测设备,该设备在测试时在某个频率点上辐射发射超标。

经分析，造成辐射发射超标的有如下几个因素，对其影响的百分比如图所示。

4%,dB在整改中的应用,为使设备满足EMC标准的要求，依次分别对5个辐射途径采取有效的屏蔽措施，设备电磁发射的改善过程为：

E解决最大辐射途径改善量=20lg1/0.5=6dBE解决第二大辐射途径改善量=20lg0.5/0.2=8dBE解决第三大辐射途径改善量=20lg0.2/0.05=12dBE解决第四大辐射途径改善量=20lg0.05/0.01=14dBE解决最小辐射途径改善量=20lg0.01/0.0006=25dB,dB在整改中的应用,如果不解决最大的辐射途径,整个改善量仅为改善量=20lg1/0.5=6dB如果只解决最小辐射途径,改善量为改善量=20lg1/0.99060dB仅处理任何一个泄露源，即使泄漏量很大，有可能导致超标点的改善在分贝数降低上体现得并不明显；如果逐个对辐射源进行处理，即使泄露量最小，分贝数降低也可能很大；并不说明第五个辐射源是主要的泄露源，只能说明是最后一个泄露源。

正确的诊断方法：

处理完的泄漏源，即使改善不明显，也不能拆除，保留着，继续对其他可疑点进行处理，直到满足要求为止，再按照成本、工艺复杂程度去除措施，满足要求为原则。

电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,我厂产品EMC测试内容,v项,目,v内容,C,vE102,v,10kHz10MHz电源线传导发射,C,vS101,v,25Hz50kHz电源线传导敏感度,C,vS114,v,R,vE102,v,R,vS103,v,10kHz40GHz电场辐射敏感度,C,vE101,v,C,vE106,v,10kHz40GHz天线端子传导发射,C,vS106,v,vS116,Cv度,R,vE101,v,检验电缆束上感应的能量是,10kHz400MHz电缆束注入否传对导设敏备感造度成干扰，模拟空间,电磁波通过电缆进入设备的过,10kHz18GHz电场辐射发程射。

模拟在受试设备电缆上可能出现,电源线尖峰信号传导敏感的度衰减正弦波干扰，可直接由外界10kHz100MHz电缆和电电源磁线脉阻冲尼激正励弦产瞬生变，传也导可敏感由其他电,缆上耦合。

与CS114相同，只是注,入波形和幅度不同。

25Hz100kHz磁场辐射发射,模拟受试设备的附近发生雷,25Hz10kHz电源线传导发电射时，在受试设备电源线上产,生的干扰现象。

EMSCAN检测平台及附件,面对认证我们怎么做？

确保整机与系统一次性通过认证测试！

整机与系统的EMC预测试CE101预测试：

交流供电，1A以下测试值75dBuV以下，2A以下80dBuV以下，按照极限相应放宽；CE102预测试：

确保与限制线留6dB以上余量，我们一般留10dB以上余量；RE102预测试：

环境底噪声较大，测试值（比如工作频率谐波）应淹没在底噪声之下；CE106预测试：

测试谐波抑制。

电磁兼容设计与控制,EMC概述EMC认证测试整机EMC设计与案例PCB板EMC设计与案例如何保证产品EMC性能,整机EMC设计与案例

（一）CE101设计与案例

（二）CE102设计与案例（三）RE102设计与案例,电磁兼容设计与控制,为什么要限制谐波？

开关电源和可控硅器件的大量应用：

提高了人们对电能的利用效率；非线性的电能转换又在电网中引入了大量的谐波电流。

过量的谐波发射会导致电网受到污染，使其达不到质量要求（要求电网上的谐波电压不能超过供电电压的5%），或者对使用同一个电网的其他设备造成干扰、使其产生故障。

谐波频率范围内的传导发射会伴随一定的辐射发射，对执行任务的海军飞机产生影响，降低侦查系统的灵敏度、影响声音检测系统的正常工作。

海军的水面舰船和潜艇设备必须通过CE101测试。

哪些电源谐波试验会失败？

交流和直流供电设备都会出现谐波问题吗？

直流供电设备一般不用考虑：

大部分DC-DC变换器的工作频率高于10KHz；大部分数字电路的时钟频率也高于10KHz。

交流供电设备，由于负载的非线性，谐波试验往往会出问题。

CE101测试案例,CE101测试案例,150Hz超标5dBuA250Hz超标1dBuA3A标准线,谐波怎么产生？

谐波问题怎么解决？

解决谐波问题需要改善输入电流的波形，使之尽量接近正弦波。

需要进行无源或有源功率因数校正。

电容滤波电路整流后的滤波平滑电容越大越好？

谐波问题怎么解决？

LC滤波电路：

单硅钢片电感的滤波电路，需要的电感量很大（mH级），利用电感对电流的缓冲作用，使整流桥的导通角增大，供电电流波形展宽，改善功率因数。

LC滤波优缺点,加入PFC电感，功率因数提高，电流降低，极限降低；只加PFC电感对高次谐波抑制明显，但对3次抑制不太明显。

谐波问题怎么解决？

LC谐振式滤波电路利用LC并联或串联谐振滤波电路，使谐振点在工频谐波频点上，对谐波抑制起一定的作用。

若需要对多次谐波进行抑制，需要设计多组。

且频率较低，不易调试。

谐波问题怎么解决？

逐流式滤波电路：

电容放电点在Um/2处，电路达到稳定后，整流二极管导通时间明显增大，输入电流波形得到较大的改善（接近正弦波），功率因数可达到0.9。

输出电压波动幅度较大，若后级稳压电路能够承受，是一种很好的方法。

CE101案例解决,CE101案例解决,无源PFC校正优缺点,优点：

原理、结构简单，容易实现，价格成本低；缺点：

一旦出现问题，单一的措施一般不能解决问题，体积大；功率因数提升较小，一般不超过0.7（改进前0.50.6）；有电压降：

若负载功耗较大，由于电感缓和电流作用，致使电源不能提供瞬时大能量，会有电压降，如电台接收和发射状态；对大功耗负载，必须使用升压电路解决电压降问题，致使电源在轻、重载情况下电压不一样（如接收与发射），给电路的稳定运行带来一定隐患。

有源PFC校正,CE101设计要求,海军单机设备（水面舰船和潜艇）：

功耗大于60W必须采用PFC校正电路（无源或有源）；功耗大于150W必须采用有源PFC校正电路。

海军系统集成（水面舰船和潜艇）：

根据前期测试结果，系统集成中的各分设备电源必须采用有源PFC校正电路。

整机EMC设计与案例

（一）CE101设计与案例

（二）CE102设计与案例（三）RE102设计与案例,电磁兼容设计与控制,干扰电流的种类,电子设备,差模干扰电流,共模干扰电流,由设备,原因；,由设备,因。

信号线中，在信号与信号地线的环路中感应干扰；电源线中，由电路中其他器件（开关电源等）和感性负载通断所产生（幅度往往很大），会影响设备工作。

外界电磁场感应；电缆两端设备所接的地电位不同；设备上电缆与大地之间有电位差。

主电源板设计要求,主电源板采用“浮地”设计，即采用“双线进、双线出，正负线与地隔离”的布线方法。

CE102解决措施,共模扼流圈,差模电容（X电容）,共模电容（Y电容）,滤波电容如何选择？

直流电源滤波：

X电容采用CL21聚酯薄膜电容，典型值2.2uF；Y电容采用CBB聚丙烯电容，0.1uF或更大。

交流电源滤波：

必须使用安规X电容（金属化膜），典型值0.22uF；必须使用安规Y电容（陶瓷），由于漏电流限制，容值小于10000pF，一般4700pF。

滤,电容如,何选择？

安规X电容,类别峰值脉冲电压K波V应用,施加峰值脉冲电压UP（KV）,X1,2.5，4.0,高脉冲电路,C1uF,4.0;C1uF,4/（C0.5）,X2,2.5,一般用途,C1uF,2.5;C1uF,2.5/（C0.5）,X3,1.2,一般用途,-,安规Y电容,类别,额定电压,施加脉冲峰值电压UP（KV）,Y1,250,8.0,Y2,150，250,5.0,Y3,150，250,-,Y4,150,2.5,电源板输入的滤波处理,电源板输入的滤波处理,输入无滤波措施,电源板输入的滤波处理,输入输出耦合,输入输出耦合一般发生在高频段，在10MHz以下也会发生耦合吗？

输入输出耦合,滤波器输出线太长；电源板输入输出均无滤波措施（两个开关电源模块）；输出线没双绞（双绞线并不能解决共模干扰问题）；,输入输出耦合,输入输出耦合,内部空间电磁环境复杂，给设备稳定运行带来隐患；,不管输入端有没有滤波器，都要求电源板有输入输出滤波措施！

直流风扇的问题,210KHz900KHz超标,直流风扇的问题,直流风扇,直流风扇的问题,增加两磁环（各绕8圈）,直流风扇的问题,“浮地”的效果,“浮地”的效果,“浮地”的效果,“浮地”的效果,共模滤波的重要性,共模滤波的重要性,最初版本,整改版本,改版版本,共模滤波的重要性,良好接地的效果,滤波器接地阻抗,实际干扰电流路径,预期干扰电流路径,良好接地的效果,良好接地的效果,良好接地的效果,良好接地的效果,CE102设计要求,主电源板：

采用浮地设计方法；输入输出要滤波，共差模滤波均有，即使整机电源输入端有电源滤波器。

滤波器：

避免输入输出耦合；接地良好；接地点与主机接地点选得一致。

整机EMC设计与案例

（一）CE101设计与案例

（二）CE102设计与案例（三）RE102设计与案例,电磁兼容设计与控制,屏蔽前的场强E1,屏蔽后的场强E2,对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽,电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能衡量:

SE=20lg（E1/E2）dB,电磁屏蔽效能,场强,距离,吸收损耗A,R1,R2,SER1R2AB,入射波,RABB,实心材料屏蔽效能,屏蔽的材料厚度？

屏蔽腔体材料（壁厚）越厚越好？

屏蔽材料2mm厚即可提供良好的屏蔽效果，除低频磁场外，大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。

如何保证良好电磁屏蔽？

屏蔽体导电连续,没有穿过屏蔽体的导体,屏蔽效能高的屏蔽体,条件允许：

选择适当的屏蔽材料,屏蔽效能与屏蔽体接地与否有关系吗？

机箱不连续性,显示窗,调节旋钮,电缆插座,缝隙,电源线,键盘保险丝,通风口,指示灯,喇叭口,显示窗的处理,屏蔽玻璃显示窗,屏蔽玻璃屏蔽法,隔离仓,导电衬垫滤波器,显示窗导电衬垫,隔离仓屏蔽法,显示窗的处理,显示窗辐射超标,屏蔽丝,网导电布,显示窗的处理,显示窗处理效果,显示窗辐射超标,显示窗的处理,缝隙的处理,紧固点间距要求：

低屏蔽要求时取50100mm高屏蔽要求时取2050mm具体取值需考虑缝隙的深度以及结合面零件的刚性等。

刚性好，可以取大值，