如何分析一个电磁兼容的问题

周三, 24 三月 2021 - 10:45

作者：硬件工程师炼成之路

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分析一个电磁兼容的问题需要从三个方面入手：

骚扰源

敏感源

耦合路径

找到这三个因素后，再决定去掉哪一个。只要去掉一个，电磁兼容的问题就解决了。例如，当骚扰源是雷电，敏感源是电子线路时，我们能做的就是消除耦合路径（因为没法去掉骚扰源，我们没法让自然界不产生雷电吧）。

耦合路径分为传导耦合路径和空间耦合路径。

最容易判断的是电磁骚扰的敏感源，实际上大部分的电磁兼容的问题都是先从发现干扰的现象起因的，因此，最先关注的应该是敏感源。

比较容易判断的是电磁骚扰源，我们通过实验和分析，可以确定导致电磁兼容问题的骚扰源是在哪里。

最难判定的是耦合路径，也就是骚扰源是怎么样把能量耦合到敏感源的。但是耦合路径又是最重要的，因为在很多场合，骚扰源和敏感源都是很难改变的。

电磁干扰的耦合路径

电磁干扰的耦合路径可以从下图看出几种典型的耦合路径。

电源线的耦合：最常见，最基本的是电源线的耦合。也就是说骚扰源和敏感源他们共用一条电源线，骚扰源的能量通过电源线耦合进敏感源。

地线的耦合：地线是电路的电位参考点，因此，所有的电路都会汇聚到地线上去，这样就为地线成为一个耦合路径提供了条件。

近场耦合：骚扰源和敏感源电路之间存在杂散的电容，互感。这样就可以把骚扰源的能量耦合到敏感源。

电磁波的辐射：骚扰源在工作的时候，会产生电磁波的辐射，辐射可能会干扰到附近的无线接收设备。

电源线耦合（传导耦合产生的机理）

上图中按摩椅在工作的时候干扰了电视机的工作，这是怎样的一个过程呢？

首先，按摩椅在工作的时候，产生了骚扰电流，这个骚扰电流在流过电源系统的阻抗Z的时候，会产生一个骚扰电压U。这个时候纯净的电源与骚扰电压共同产生了一个被污染的电源。当电视剧使用了这样一个被污染的电源以后，就会出现故障。

判断耦合路径的方法

关于耦合路径是传导性的，还是空间耦合的，我们可以通过改变耦合路径的状态，观察干扰变化的情况来判断。

怀疑电源线耦合：可以通过将骚扰源和敏感源使用不同的电源供电，观察干扰现象是否变化。如果用不同的电源线供电，干扰现象消失，那么说明电源线是耦合路径。

怀疑地线耦合：同样，骚扰源和敏感源断开地线，观察干扰现象是否变化。

空间耦合：调整骚扰源和敏感源之间的距离，观察干扰现象是否变化，空间的耦合通常与距离有关系，距离越远，耦合量越小，特别是在近场的时候。骚扰源到敏感源的能量与距离有很大的关系，通常与距离的平方甚至三次方的关系。