电子线路与电磁兼容设计
Electric circuit & Electromagnetic Compatibility design
陶显芳
摘要:本文通过举例对开关电源的电磁兼容设计,介绍了一般电子产品中电磁干扰的解决方法.
Summary: This text introduces a plurality of general solutions to the electromagnetism
interference of electronic products by giving an example, a design for electromagnetism
compatibility of a power switch.
正文:
一个好的电子产品,除了产品自身的功能以外,电路设计(ECD)和电磁兼容设计(EMCD)
的技术水平,对产品的质量和技术性能指标起到非常关键的作用.
现代的电子产品,功能越来越强大,电子线路也越来越复杂,以前在电子线路设计中很少出
现的电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)问题,现在反而变成了主要问题,电路设计对设计
师的技术水平要求也越来越高.CAD(计算机辅助设计)在电子线路设计方面的应用,很大程
度地拓宽了电路设计师的工作能力,但电磁兼容设计,尽管目前采用了世界上最先进的 CAD 技术,还是很难帮得上忙.
电磁兼容设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰(Electromagnetic Interference)进
行优化设计,使之能成为符合各国或地区电磁兼容性 EMC(Electromagnetic Compatibility)标准
的产品.EMC 的定义是:在同一电磁环境中,设备能够不因为其它设备的干扰影响正常工作,
同时也不对其它设备产生影响工作的干扰.
电磁干扰(Electromagnetic Interference)一般都分为两种,传导干扰和辐射干扰.传导干扰
是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络.辐射干扰是指干扰源通
过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络.因此对 EMC 问题的研究就是对干扰源、耦合途
径、敏感设备三者之间关系的研究.
自从电子系统降噪技术在 70 年代中期出现以来,主要由于美国联邦通讯委员会在 1990 年和
欧盟在 1992 提出了对商业数码产品的有关规章,这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严
格的磁化系数和发射准则.符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性 EMC(Electromagnetic
Compatibility).目前全球各地区基本都设置了 EMC 相应的市场准入认证,用以保护本地区的
电磁环境和本土产品的竞争优势.如:北美的 FCC、NEBC 认证、欧盟的 CE 认证、日本的 VCCEI
认证、澳洲的 C-tick 人证、台湾的 BSMI 认证、中国的 3C 认证等都是进入这些市场的"通行证".
很多人从事电子线路设计的时候,都是从认识电子元器件开始,但从事电磁兼容设计的时候
却无从下手.实际上从事电磁兼容设计是从电磁场理论开始,即从电磁感应认识开始.
一、电磁感应与电磁干扰
一般电子线路都是由电阻器、电容器、电感器、变压器、有源器件和导线组成,当电路中有
电压存在的时候,在所有带电的元器件周围都会产生电场,当电路中有电流流过的时候,在所有
载流体的周围都存在磁场.
电容器是电场最集中的元件,流过电容器的电流是位移电流,这个位移电流是由于电容器的
两个极板带电,并在两个极板之间产生电场,通过电场感应,两个极板会产生充放电,形成位移
电流.实际上电容器回路中的电流并没有真正流过电容器,而只是对电容器进行充放电.当电容
器的两个极板张开时,我们就可以把两个极板看成是一组电场辐射天线,此时在两个极板之间的
电路都会对极板之间的电场产生感应.在两极板之间的电路不管是闭合回路,或者是开路,在与
电场方向一致的导体中都会产生位移电流(当电场的方向不断改变时),即电流一会儿向前跑,
一会儿向后跑.

下一页