目前，電子產(chǎn)品越來越容易受到電磁干擾的威脅，本文分析電子線路" title="電子線路">電子線路中產(chǎn)生電磁感應(yīng)的主要元器件，以及電磁干擾的基本原理；列出電磁兼容抗擾度實(shí)驗的類型；提出電源電路中電磁兼容設(shè)計的基本方法，并用兩個實(shí)例驗證了其可行性。
引言
電磁兼容設(shè)計實(shí)際上就是針對電子產(chǎn)品中產(chǎn)生的電磁干擾EMI(Electromagnetic InteRFerence)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使之能成為符合各國或地區(qū)電磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。隨著電子產(chǎn)品越來越多地采用低功耗、高速度、高集成度的 LSI電路，這些裝置比以往任何時候都更容易受到電磁干擾的威脅；而與此同時，大功率家電及辦公自動化設(shè)備的增多，以及移動通信、無線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用等，又大大增加了電磁干擾的發(fā)生源。這些變化迫使人們把電磁兼容作為重要的技術(shù)問題加以關(guān)注。
1 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)
為了適應(yīng)國際商貿(mào)與技術(shù)發(fā)展的要求，國家技術(shù)監(jiān)督局對聲音和電視廣播設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備、家用和電熱、電動工具、電源、照明電器、火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的驅(qū)動裝置、金融及貿(mào)易結(jié)算電子設(shè)備、安保電子產(chǎn)品、低壓電器10類進(jìn)行強(qiáng)制性EMC認(rèn)證。
目前對于電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)，不同的行業(yè)有不同等級標(biāo)準(zhǔn)要求。信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾要求如表1、表2所列。
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表1 電源端口傳導(dǎo)發(fā)射要求 |
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表2 機(jī)箱端口輻射發(fā)射要求 |
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為了達(dá)到電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，電子產(chǎn)品在使用前需進(jìn)行電磁兼容的抗擾度實(shí)驗，如表3所列。
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表3 電磁兼容的抗擾度實(shí)驗 |
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2 電磁感應(yīng)與電磁干擾
一般電子線路都是由電阻器、電容器、電感器、變壓器、有源器件和導(dǎo)線組成。當(dāng)電路中有電壓存在時，在所有帶電的元器件周圍都會產(chǎn)生電場；當(dāng)電路中有電流流過時，在所有載流體的周圍都存在磁場。
在電子線路中只要有電場或磁場存在，就會產(chǎn)生電磁干擾。兩者是相輔相成的，電場會產(chǎn)生位移電流，電流又會產(chǎn)生磁場。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波，并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。
3 電源電路中的電磁兼容設(shè)計
在電子產(chǎn)品中，各種干擾往往會通過電源傳輸給電子設(shè)備，從而對這些設(shè)備造成危害。通過對微機(jī)系統(tǒng)的失效概率統(tǒng)計可知：微機(jī)系統(tǒng)100次故障，其中90次來自電源，10次是微機(jī)本身，可見電源的可靠性最重要。具有良好抗干擾設(shè)計的電源，能使用戶在產(chǎn)品設(shè)計中無需考慮由電源引起的抗干擾問題，大大縮短用戶的產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。
3.1 電源干擾的類型
電源干擾可以以“共模”或“差模”方式存在。干擾類型可以從持續(xù)期很短的尖峰干擾到完全失電之間進(jìn)行變化。其中也包括電壓變化（如電壓的跌落、浪涌與中斷）、頻率變化、波形失真（電壓的或電流的）、持續(xù)噪聲或雜波，以及瞬變等。表4中的幾種干擾，能夠通過電源進(jìn)行傳輸并造成設(shè)備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波，而靜電放電等干擾只要電源設(shè)備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象，就不會造成由電源引起的對用電設(shè)備的影響。
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表4 電源干擾的類型 |
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3.2 抑制干擾的方法
3.2.1 在電源輸入端加入線路濾波器
典型的電源線路濾波器如圖1所示。其中，L1和L2的線圈同方向繞在同一磁芯上，這兩個電感對于差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是互相抵消的，因此不會引起磁芯的飽和；而對于共模電流則可以反映為很大的電感，以便獲得最大的濾波效果，所以又稱為“共模電感”。
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圖1 典型的電源線路濾波器 |