电磁兼容中EMI骚扰源特征

周五, 3 一月 2020 - 10:22

电磁兼容试验中的重要内容就是骚扰发射试验。因此，控制骚扰发射是一项重要的设计内容。为了控制骚扰发射，首先要找到骚扰源，然后采取措施消除它，或者截断它发射骚扰能量的路径。

EMI骚扰源有啥特征呢？

以往广泛流传的是：高电压，大电流就是骚扰源。这种说法其实很片面。单纯的一个很高的电压，或者一个很大的电流，并不一定会对其它设备产生干扰。

产生干扰的重要条件是：变化的电压或者电流，即du/dt≠0，或者di/dt≠0。

所以，那些包含电压，电流剧烈变化的电路就是我们需要关注的骚扰源。

为何du/dt和di/dt是产生骚扰的条件？

先看上图，有两个闭合的回路。当回路1中有个变化的电流I1，其会产生一个变化的磁场，当磁场穿过回路2的时候，回路2中就有了一个变化的磁场。根据电磁感应定律，回路2中会有一个感应电动势，即回路1对回路2产生了干扰。

如果回路1中的电流是不变化的，那么回路2中磁场也不会变化，也不会产生感应电动势，即回路1第回路2没有干扰。

上图是电路1和电路2之间通过杂散电容产生相互影响的情况。

电路1在工作的时候，它的导线上面会有一个电压，这个电压如果是交变的，它就会通过一个杂散电容Cs耦合到电路2上去，即电路1对对路2产生了干扰。如果电压是不动的，那么便不会起到耦合的作用。

上图是电磁波的辐射天线，它是在两个导体之间有一个电压，如果电压是直流的，那么显然，因为两个导体之间是开路的，那么导体上面便不会有电流。

如果上面的电压是交流的，那么因为这连个导体之间存在杂散电容，就会产生一个电流，这种电流叫位移电流，它是产生电磁波的重要条件。

上面是一个环路天线，显然，如果加到上面的电压是直流电压，这个电流只能产生一个静磁场，这个磁场是没有辐射的。

而如果加到上面的电压是交流电压，那么会在上面产生交变的电流，由交变的电流产生交变的磁场，就会产生辐射。

上图是一个电路导体，它可以是电源线，也可以是地线，也可以是信号线。当上面有一个变化的电流的时候，由于导体本身有电感，因此会出现一个感应电动势，这个感应电动势就是导体上面的电磁噪声。如果di/dt是0，那么u就是0，就没有电磁干扰。

典型的电磁骚扰源

开关电源使几乎所有电子设备都有的，开关电源在工作的时候，电路里面有剧烈的du/dt，di/dt，因此其是一种强的骚扰源。

数字电路的电压和电流都是脉冲状的，因此也有较多的du/dt，di/dt。实际上，就是由于数字电路的出现，我们才更加关心EMC的问题。

逆变电路也是一种典型的电磁骚扰源，逆变电路把直流变成交流，其在工作的时候，也是有剧烈的du/dt，di/dt。

最主要的自然骚扰源—雷电

一个云团上面有电荷，它的周围形成一个很强的电场。当它和另外一个云团之间的电场强度超过一定值的时候，就会击穿空气，产生剧烈的放电，这个时候伴随着巨大的du/dt和di/dt。

右侧是一个雷电发生的时候的一个电流波形，di/dt很大，因此，它是一个很强的电磁骚扰源。

以往我们在雷电进行防护的时候，需要使用避雷针，实际上，避雷针使雷电定点放电，因此，有了避雷针以后，可以对其它的设备起到保护作用。但是，当避雷针起作用的时候，避雷针的周围会有很强的电磁场，这对于我们的电子设备是一个巨大的威胁。

识别潜在电磁骚扰源的关键是，看有没有电压，电流的突变，如果有电压和电流的突变，就有骚扰源。

通常骚扰的强度与电压，电流的变化率有关。电压和电流的变化率越高，产生的骚扰越强。