電磁兼容整改方法研究與應用

(山東省產品質量檢驗研究院，山東 濟南 250102)

0 引言

隨著科技的發展，電磁環境越來越復雜，越來越多的電子產品投入使用，顯現出來的電磁兼容問題也越來越多，電子產品在復雜電磁環境中能否正常工作，以及它正常工作產生的電磁干擾是否會影響別的產品的正常工作，這就要求企業研發的電子產品，在銷售之前要通過電磁兼容項目的檢測，檢測結果不通過的話，就需要進行電磁兼容整改。本文系統的闡述了電磁兼容整改過程與整改方法，并通過一個整改案例，對電磁兼容整改方法進行應用。

1 電磁兼容介紹

電磁兼容(EMC)通俗的講就是設備或系統在共同的電磁環境中，既可以不影響其他設備或系統，又可以正常工作不受其他設備或系統的影響。它主要包含兩個部分：電磁干擾(EMI)和電磁敏感度(EMS)。電子設備在工作時對外界環境產生的電磁干擾不應超過一定的限值，即EMI，電子設備通過外界環境對它施加一定的電磁干擾仍能正常工作，具有一定的抗干擾能力，即EMS。電磁兼容問題就跟這兩個部分有關，如果是工作的時候自身對外界環境干擾太大，超過一定的限值，即EMI未通過，或者是通過外界對它施加干擾時，自身部分功能異常或無法正常工作，即EMS未通過，本文主要針對的是EMI部分。

2 電磁兼容整改步驟介紹

首先，應該查找并確認干擾源，常見的方法有3種，分別是排除法、頻譜分析儀查找法、頻率分析法。排除法：把產品的不同功能分別實現，來查找具體哪一塊功能在工作時所產生的干擾。頻譜分析儀頻查找法：用頻譜分析儀對設備各個地方分別測試，來尋找干擾源。頻率分析法：對產品元件的固定頻率或工作頻率比較了解的情況下，如果干擾頻率是它的工作頻率或者是倍頻，那么可以確定干擾就是它產生的。其次，干擾源確定以后，可以從源頭入手，比如消除或抑制干擾源的發射，也可以從它傳播路徑入手，比如阻礙或切斷干擾源的傳播途徑，都可以有效地解決電磁兼容問題。

3 電磁兼容整改方法介紹

對于源頭來說，可以在電路中加濾波，加衰減器，加去耦電容等方式來降低干擾，安裝去耦電容時，注意電容器的引線，使它越短越好，另外還需要考慮接地，如果接地不合理或未接地，很容易產生電磁兼容問題，按照接地方式不同，接地可分為單點接地、多點接地、混合接地，降低干擾還有另外一種方法是能量分散法，它的原理是應用產品的控制軟件針對能量集中的頻段通過展寬頻率帶寬和跳變頻率的方式，來分散頻段能量，從而使該段頻率上的能量降低，降低干擾。

從傳播路徑入手的話，線間耦合是造成干擾的一種重要原因，可分為低頻耦合和高頻耦合，低頻耦合常常發生在導線長度等于或小于1/16波長時，它根據耦合的方式，又可以分為電場耦合和磁場耦合，高頻耦合常常發生在長于1/4波長的走線，由于電路中出現電壓和電流的駐波，會使耦合量增強，此類整改思路就是降低其耦合量，可以采取的方法有增大電路間距、加濾波器、加高導電性屏蔽罩或高導磁材料等。

另外比較常見方法還有屏蔽、吸收電磁波，屏蔽就是通過屏蔽體來把兩個空間隔離開來，從而達到阻止電場波從一個空間傳到另外一個空間的目的，根據電磁波的特性，可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽，當干擾源電壓高、電流小時，電場作用大于磁場作用，此時電磁屏蔽效果好，當干擾源電壓小、電流大事，磁場作用大于電場作用，此時磁場屏蔽效果好，屏蔽最關鍵的就是解決電連續性的問題。吸收電磁波就是用一種吸波材料把特定頻率的無用信號或干擾吸收掉，而對有用信號基本無影響的方法。常見吸收電磁波的方式有磁珠串聯、磁環纏繞和貼吸波材料，需要注意的是，不同的磁珠、磁環等吸波材料，由于特性不同，因此在不同頻率段內，吸收的效果也不同，所以在運用的時候需要根據實際的情況來選擇合適的吸波材料。

4 電磁兼容整改實例

用于車輛上的電子/電氣零部件需要滿足標準GB18655-2018車輛、船和內燃機 無線電騷擾特性 用于保護車載接收機的限值和測量方法的要求，此案例選取的是汽車上的一個電子模塊，它應滿足標準中的傳導騷擾-電壓法等級3的要求，初始試驗曲線見圖1，圖中的實線是峰值限值，虛線是平均值限值。

從圖1中可以看出，平均值在80 MHz的頻率上出現了一個超標點，標準要求試驗數值不應該超過30 dB(μV)，而實際測得的平均值數據是35.50 dB(μV)，超過限值5.50 dB，試驗不通過。產品的工作頻率為16 MHz，80 MHz頻率是工作頻率的5倍，分析應該是工作頻率的5倍頻，干擾是由工作頻率以及它的倍頻產生的，用能量分散法整改比較適合。

通過控制軟件，把產品的工作頻率變為12 MHz，測得的數據在平均值處有兩個點超標，分別是84 MHz和108 MHz，在84 MHz處測得的平均值數據是32.10 dB(μV)，在108 MHz處測得的平均值數據是32.10 dB(μV)，它們分別是12 MHz的7倍頻和9倍頻，我們可以看到頻率展開以后，頻段能量得到分散，超標的數值在變小，但是還是不能滿足試驗要求，通過控制軟件，把產品的工作頻率變為4 MHz，測得的試驗曲線見圖2。

圖1 整改前的傳導騷擾曲線 圖2 整改后的傳導騷擾曲線

從圖2中可以看出來工作頻率變為4 MHz的時候，平均值在80 MHz處最大為26.50 dB(μV)，有3.5 dB裕量，滿足標準要求，試驗通過。

5 結語

電磁兼容問題是電子產品在質量檢測中經常會遇到的問題，本文系統的闡述了電磁兼容整改的方法，并通過一個案例分析，用能量分散法來對產品進行電磁兼容整改，希望能夠為相關產品在電磁兼容整改時，提供一些參考和幫助，另外電磁兼容整改畢竟是對問題的一種補救措施，如果產品在開始設計的時候，就考慮電磁兼容問題，會大大降低此類問題的發生。