电磁兼容(EMC)设计与测试
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1.2.1 传导与辐射

当我们开空调时,室内的荧光灯会出现瞬间变暗的现象,这是因为大量电流流向空调,电压急速下降,利用同一电源的荧光灯受到影响。还有,在使用吸尘器时,收音机会出现啪啦啪啦的杂音,原因是吸尘器的电动机产生的微弱电压/电流变化,通过电源线传递进入收音机,以杂音的形式通过扬声器放了出来。这种由一个设备中产生的电压/电流通过电源线、信号线传导并影响其他设备的,将这个电压/电流的变化称为“传导干扰”。

通过给发生源及被干扰设备的电源线安装滤波器,可以阻止传导干扰的传输。当信号线上出现传导噪声时,可以选用抗干扰性能较好的传输介质,如同轴电缆、双绞线、光纤等,以减小传导干扰。

当摩托车从附近道路通过时,电视会出现雪花状干扰。这是因为摩托车点火装置的脉冲电流产生了电磁波,传到空间再传给附近的电视天线、电路,产生了干扰电压/电流。这种通过空间传播并对其他设备电路产生无用信号,造成危害的干扰称为“辐射干扰”。由于传播途径是空间,因此解决辐射干扰的主要方法是屏蔽、滤波。

传导干扰是电压/电流产生了不必要的变化,这种变化通过导线直接传递给其他设备,造成危害。辐射干扰是由于电压/电流变化而产生的电磁波通过空间传播到其他设备,在电路或导线上产生不必要的电压/电流,并造成危害。

传导干扰通过电源线或信号线泄漏,直接对其他设备产生干扰。同时这些导线产生的电磁波以辐射干扰的形式危及附近的设备。而且设备本身内部电路也产生电磁波,以辐射干扰的形式危及其他设备。

各国政府管理部门都颁布了电子设备辐射电磁场的限值,目的在于控制辐射产生的电磁干扰,控制它们对其他电子设备的干扰。

需要指出的一点是:符合标准中的限值并不能说明发射不产生干扰,标准的目的在于限制电磁污染,使电磁干扰尽量小,对其他电子设备的影响尽量小。

传导与辐射是电磁干扰的两种方式,一般情况下,低频的干扰主要通过传导进行传播,高频的干扰除了通过线缆的传导外,还有相当大的能量通过空间辐射。

传导主要是各种线缆上的干扰,例如,电源线上的传导发射超标会影响整个电网的质量,会影响电网中其他设备的工作。涉及的测试项目有传导发射测试、射频场感应传导骚扰抗扰度测试。

辐射主要是空间的干扰,辐射测试是在特定环境下进行的,如在开阔场地或电波暗室里进行,涉及的测试项目有辐射发射测试、射频场辐射抗扰度测试。

电子环境中还存在一些瞬态干扰,其特点是持续时间短,能量高,对设备造成影响,使设备暂时失效或出现故障。常见的瞬态干扰有电快速瞬变脉冲群、浪涌、静电放电干扰。

电源线上的传导发射测试是电磁兼容测试中要求的一项测试,如图1.2所示,在电源回路中安装滤波器,以阻止系统产生的干扰通过电网影响其他设备。

图1.2 电源线上的传导发射路径

电子设备中各电路产生的电磁振荡、杂波、谐波等干扰,都会通过电源回路传导至电源输入侧,控制传导发射限值,就是要控制电磁发射能量,减小电子设备对电网的影响,维护电网中其他设备的正常工作。

电子产品系统的辐射是指系统对电磁空间释放的电磁能量,电磁辐射有一个电场和磁场分量的振荡,分别在两个相互垂直的方向传播能量,电磁辐射是以一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质。人类生存的地球本身就是一个大磁场,它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射,太阳及其他星球也从外层空间源源不断地产生电磁辐射。围绕在人们身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。电子设备辐射示意图如图1.3所示。

图1.3 电子设备辐射示意图