简单的EMC小课堂

一、什么是EMC？EMC即电磁兼容，一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容工作，既不产生干扰也不对外界干扰敏感的话，就称该电子系统与其环境电磁兼容。以下是消费类电子电磁辐射测试简单示意图：

EMC电磁能量由辐射源产生后，通过电磁场的方式进行耦合传输，最后被接收器接收，这三方面构成了EMC问题的基本框架，无论是进行电子产品的EMC设计还是对已有产品进行EMC整改，都是围绕这三个方面进行，与此对应的防止干扰的途径有三种：

（１）抑制源的发射；

（２）尽可能使耦合路径无效；

（３）使接收器对发射不敏感。

２.１抑制源的发射

电磁辐射的源头是电路中产生变化的电信号，如变化的电压或电流，在数字系统中这种电信号很常见，比如时钟信号，数据以及DCDC开关电源等，这些信号并不是理想的方波信号，波形可能是如下图这种：

由傅里叶变换可知，任何时域信号都能进行频域转换，其中数字脉冲信号在时域的快速上升／下降时间是该信号在频域中高频谱分量的主要源头，由E＝ｋAＩｆ＾２／D可知频率ｆ越高，其辐射能力越强，而数字设备由于脉冲和电压具有很丰富的高频谐波，因此会产生很强的辐射。

那么我们说要抑制源的发射该怎么做呢？由上面已经知道源的高频分量主要与信号的上升／下降时间有关，所以如果能减缓数字信号的上升／下降时间对EMC将起到非常大的作用，在常见的整改措施中，我们通常会在一些数字脉冲信号输出引脚处对地并联一个小电容，也是同样的道理。

２.２尽可能使耦合路径无效

电磁辐射主要通过两种方式传递干扰，一种是以空间电磁波形式传递干扰，另一种是通过在导线中以传导形式传递干扰。前者是高频电流利用壳体和连接线以电磁波形式污染空间电磁环境，后者则是干扰通过电源线骚扰公共电网或其他端子影响相连的设备。

如何使耦合路径无效？屏蔽和滤波都是比较常用的手段。可以将辐射源屏蔽起来减少其空间辐射，对于通过导线辐射出来的干扰，通常需要结合多种手段，常用的滤波器件有电容、电感、磁珠以及共模电感，对于不同子系统之间的线缆，还需要考虑是否需要对线缆进行屏蔽，因为如果干扰通过空间耦合到电缆再辐射出来，对端口的滤波效果就体现不出来了。

案例：以下是对一个车载中控屏做的EMC整改测试数据，其EMC问题是LVDS屏时钟（时钟信号52MHz）的高次谐波辐射超标，一般的处理方式是在信号端口输出端对差分对信号加共模滤波器，由于原先没有预留位置，加上LVDS信号线太细无法加共模，后面对信号线中的数据线并联了小容值的电容，时钟信号加小容值电容无法正常显示，只能串联了两个小阻抗的磁珠，并对屏排线进行了屏蔽处理，以下是处理前后数据对比：

整改前数据

整改后数据

从数据对比可以看出，通过电容滤波以及对数据线进行屏蔽，可以有效降低电磁辐射。这里信号原先的路径是从芯片出来后经过排线到屏端，其中时钟信号的高次谐波在发送过程中还会串扰到与它靠近的信号线，因此在信号线上滤波需要考虑同时滤除其他信号线的高次谐波，这里通过对地并电容减小了信号高频的回路，进而减小了辐射，同时对排线的屏蔽处理也降低了辐射强度。

２.３使接收器对发射不敏感

使接受器对发射不敏感，目的是为了让设备在某电磁环境下能稳定运行，与之对应的要做的就是产品的抗扰度测试，测试项目有传导抗扰测试，如静电测试，浪涌测试，大电路注入（BCI）测试，辐射抗扰测试。

分析抗扰类问题从两个角度切入，设备的敏感点是什么和干扰是如何影响到设备的。以静电接触放电测试为例，当静电放电瞬间，大部分能量流向PCB地，由于静电属于高频信号，少部分能量会耦合到信号线上。这样会造成：

（１）流向地的静电如果没有很好的疏导，当这股能量流过芯片就会造成芯片损坏；

（２）少部分能量在信号线上流窜，产生的干扰信号会造成系统的错误动作。

为了处理这个问题，需要首先明确被干扰的对象，确定系统中被干扰的对象，然后找出干扰是以什么方式，什么路径影响系统的，如果能明确干扰路径，那么我们就可以通过堵和疏的方式进行静电防护。