电磁干扰抑制技术

1、电磁干扰（EMI）抑制技术时间：2022-08-14 11：38：34 来源： 1电磁干扰基本概念在简单的电磁环境中，任何电子及电气产品除了本身能够承受肯定的外来电磁干扰 （Electromagnetic Interference,EMI）而保持正常工作外 还不会对其他电子及电气设施产生 不行承受的电磁干扰5该产品即具有电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,EMC）i。21世纪将是信息爆炸的时代,，信息的产生、传递、接收、处理和储存等都需要依靠电 磁波作为载体。广义地说，声波、无线电波、光波均可作为信息载体，因此，广义的电磁兼 容性概念也应拓展到声、光、电的宽

2、阔领域。电子及电气产品的电磁干扰放射或受到电磁干扰的侵害都是通过产品的外壳、交/直流 电源端口、信号线、掌握线及地线而形成的。依据EMI的传播方式，可将其分为电磁辐射 干扰和电磁传导干扰两大类。通常，辐射干扰消失在产品四周的媒体中，传导干扰那么消失在 各种导体中。一般来说，通过外壳放射的电磁干扰，或通过外壳侵入的干扰都是辐射干扰， 而通过其它导体放射和入侵的干扰属于传导干扰。2人类必需关注电磁兼容问题电磁环境不断恶化20世纪中叶以来，电子技术的迅猛进展，使人类社会的进步和文明上了一个新的台阶， 但是也给人们带来了一系列社会问题和环境问题。家用电器、通信、计算机及信息设施、电 开工具、航空、航天

3、等工业、科技、医学等各个领域的自动掌握、测量仪器以及电力电子系 统等的广泛普及、应用，深化千家万户之中，使得电磁污染问题日益突出，而电子设施的高 频化、数字化，干扰信号的能量密度增大，使有限空间内的电磁环境更为恶化。1996年3月，日本SAPIO杂志公布了日本家用电器电磁辐射的检测结果（表1）。瑞典 等北欧三国于1993年所作的联合调查指出：人类长期受到2mG（毫高斯）以上的电磁辐射影 响，患白血病的机会是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5倍，其他疾病的发 病概率也明显增加。表1家用电器电磁辐射检测结果（单位：mG）2表L家用电电踞辐射检测结果（单依：mG） 2J名称名称箱射髭名

4、称箱射鱼名称辐射气而年炉1电冰将20吸金尊200传M2电熨斗3诜衣机30凝波炉200录簟枳6也啕20豆卬机40电热Q100电卷祖VCD2010吹风机70电炒第40空潮*20无馒气运机200动制须刀100电磁污染危害不浅电磁干扰和污染看不见、摸不着、听不到，因其无色、无味也无形，但它确实无处不 在、危害不浅，威逼人体健康。德国专家指出，电磁污染能影响对人体生物钟起作用的激素 和传达神经信息的激素，还能破坏细胞膜;美国科学家的讨论说明，电磁污染可直接杀伤人 体细胞DNA，促使基因突变而致癌;英国曼彻斯特高校的讨论说明，女性每天操作电脑6小 时，其内分泌会发生紊乱，连续操作电脑4小时，会使视力下降、

5、近视;加拿大渥太华总医 院8名从事电视屏终端操作的妇女竟有7人次怀上畸形胎儿。前苏联国际象棋特级大师尼 古拉与一台超级电脑下棋时，连胜三局后突然死亡，其杀手就是电脑放射的电磁波。1989 年，日本一家工厂发生了机器人将一名修理工强行塞人机器中绞死的事故，调查证明是电磁 干扰信号更改了机器人的程序所致吟年我们我国山西一名旅客在飞机即将在北京机场降落 时使用“大哥大”，导致飞机偏航而被判刑并惩罚款，可见电磁污染就在你我身边。EMC问题正在法律规范化EMC问题，实际上是电子、电气设施和系统的干扰和抗干扰问题。一方面，电子设施 和系统本身抗EMI力量要到达肯定的标准，另一方面，它对周边的EMI必需限制

6、在肯定程 度。早在5。年月，美国军方首先讨论、制定了一些EMC标准，经过二十多年的大量讨论，到80年月已形成军用MIL-F-15773无线电干扰总法律规范 和民用FCC标准两大系列;德国制定了 VDE标准，并被作为欧洲共同体EMC标准的基础， 1993年已开头强制执行;日本和前苏联也相继制订了各自的EMC标准;韩国从1993年开头 执行EMC国际标准。我们我国于1998年起推行EMC标准（已发布47个），并从2000年 1月1日起强制执行。届时达不到EMC标准的电子产品包括家用电器将不准生产和销售， 当然更无法进入欧美等国际市场。信息平安不行忽视信息电子战将成为21世纪高技术战斗的主要内容之一

7、。一方面，军事电子装备和作战 武器平台必需具有强有力的抗干扰性能和隐身性能;另一方面，自身的信号辐射、泄漏应尽 可能降低，以保证军事信息的平安性。此外，随着经济全球化进程的加速，大至一个我国，小至一个企业，经济信息的平安 性也已经提高到非常重要的地位。尤其是财政、金融、方案等要害部门更是如此。为了改善人类的生活环境、提高人们的生存质量、进展经济、扩大出口、增加综合国 力、实现科技强军，我们都应非常关注EMC问题。3 EMI抑制技术的主要内容3抗EMI系统设计技术抗EMI系统设计技术是提高电子整机EMC性能的关键所在。因此该技术又称为EMC 设计技术。EMC设计的目的是使电子、电气产品在肯定的电

8、磁环境中能正常工作，既满意标准规 定的抗干扰极限值要求，在受到肯定的电磁干扰时，无性能降级或故障;又满意标准规定的 电磁辐射极限值要求，对电磁环境不构成污染源。因此，EMC是产品的重要性能之一，也 是实现产品效能的重要保证。EMC设计要从分析产品预期的电磁环境、干扰源、耦合途径和敏感部件入手，采纳相 应的技术措施，抑制干扰源、切断或减弱耦合途径，增加敏感部件的抗干扰力量等。并进行 计算机仿真和测试验证。EMC设计技术包括系统设计、结构设计、材料和元器件的选取以及抗EMI元器件的 使用等。其中有源器件的选用非常关键。EMC设计技术在产品设计的初级阶段就应非常重视，尽可能把8。9。以上的问题 解决

9、在初级阶段。一旦产品批量生产了，觉察EMC问题再去解决，就会事倍功半。EMI抑制材料技术屏蔽材料屏蔽就是采用材料的反射和/或汲取作用，以削减EMI辐射。屏蔽材料的有效填置可 削减或清除不必要的缝隙，抑制电磁耦合辐射，降低电磁泄漏和干扰。具有较高导电、导磁 性能的材料可作为电磁屏蔽材料，一般要求屏蔽性能达4。60dB。目前常用的屏蔽材料有 金属材料和高分子材料两大类。金属材料按用途又可分为衬垫屏蔽材料和透气性屏蔽材料两种。任何有用的机箱都会 有缝隙，由于缝隙的导电不连续性，在该处即产生电磁泄漏。解决的方法是在非永久性搭接 处加电磁密封衬垫。如金属丝网衬垫、导电橡胶衬垫、被铜指形簧片、螺旋管衬垫及

10、橡胶芯 衬垫+金属丝网等。任何机箱为了散热透气往往开有小孔，因此引发电磁泄漏，用金属丝网 难以到达完全屏蔽效果，需采纳波导窗多层截止波导通风板和泡沫金属等以改善屏蔽效果。 由铜或馍及连通的空洞组成、空心金属骨架互连的三维网状结构金属泡沫作屏蔽材料，在 10100MHz范围内，屏蔽性能达90dB，且重量轻、体积小，是很有前途的屏蔽材料。高分子材料主要包括导电塑料、导电涂料和外表导电材料，此外还有导电玻璃和导电 膜片;与金属材料相比，它们具有重量轻、易成型、电阻率可调等特点。导电塑料是将导电 物质如碳黑、 金属粉或金属纤维掺杂于树脂中制成，屏蔽性能可达3。8odB;导电涂料通 常由Ag、Ni、Cu

11、或C导电物质作填料，与合成树脂、溶剂和添加剂一起，涂覆于塑料表 面形成固化膜，产生导电屏蔽效果，性能为2060dB不等;外表导电屏蔽材料一般采纳金 属熔射、塑料电镀、真空蒸发、贴金属箔等手段，使绝缘材料外表形成导电层，镀层最薄为 2511m，屏蔽性能可达45120dB *甚至更高。322吸波材料吸波材料的主要功能是将干扰源所产生的电磁辐射能量转化为其它能量（主要是热能） 而耗散掉。依据损耗机理不同，可分为电阻型、电介质型和磁介质型三大类4。电阻型吸波材料主要有碳精粉、石墨和SiC等，吸波力量主要取决于材料电阻率，由 于这种材料汲取层厚度t与电磁波长入成正比，通常t=o.6X故适合于高频段假设在

12、iooMHz 时应用，材料厚度需达1.8m。电介质型吸波材料有BaTiO2、铁电陶鎏等高介电材料，能量衰减主要来自介电损耗， 而介电损耗与频率依靠关系较强，故汲取频带窄，且本钱高，应用受到肯定限制。磁介质型吸波材料主要为铁氧体，采用铁氧体独特的复数磁导率产生的磁损耗机理， 汲取电磁波，本钱低廉，所以目前应用最为广泛。其中MnZn铁氧体EMI抑制材料主要用 于低频，NiZn铁氧体EMI抑制材料主要用于高频，而班基铁、铁基、银基磁介质那么可在大 电流状况下应用，以解决铁氧体磁芯的磁饱和问题。33 EMI抑制元器件技术有源器件的开发与应用开发和应用有源器件，要重点关注其电磁干扰放射和电磁敏感度这两项

13、技术指标。有 源模拟器件的敏感度取决于灵敏度和带宽，而灵敏度以器件的固有噪声为基础;规律器件的 灵敏度取决于直流噪声容限和噪声抗扰度。有源器件有两种电磁放射源：传导干扰和辐射干 扰。传导干扰通过电源线、接地线和互连线进行传输，并随频率增高而增大;辐射干扰通过 器件本身或连线向外放射，并随频率的平方而增大。瞬态地电流是上述两种干扰的初始源， 良好接地和各种去耦方式是减小地电流的主要手段。规律器件的翻帏速度快，所占频谱越宽，因此，在保证功能的前提下，不行过分追求 响应速度。数字电路的干扰频谱很宽，是电子和电气设施中的重要干扰源，其电磁辐射可分 为共模和差模两种形式。工作频率越高，辐射能量就越大;信

14、号电平越高，辐射干扰就越强。 为了掌握差模辐射，必需将印制电路板上信号线、电源线和它们的回线紧靠在一起，以削减 回路面积;为了掌握共模辐射，可使用栅网地线或平面接地等良好接地方式，也可采纳共模 扼流圈。抗EMI器件的开发与应用具有良好屏蔽和接地措施的电子、电气产品，也仍旧会有电磁干扰，此时应合理选用 抗EMI元器件。抗EMI器件的种类许多，滤波是压缩干扰频谱的基本手段，抗EMI滤波 器是EMC技术的基础元器件之一，功能独特、门类繁多，在此仅举几例。(1)信号线滤波器这是一类用于信号线的低通滤波器，用来滤除高频干扰成分。主要有线路板滤波器、 屏蔽壳体馈通滤波器和连接器滤波器、滤波器阵列板等，通常

15、由EMI磁芯和电容器组成” 型或L型滤波网络。(2) EMI抑制器抗EMI铁氧体的重要参数为磁导率N和饱和磁通密度Bs。口可表示为复数，实数局部 表征电感，虚数局部构成磁损耗。其等效电路由电感L和电阻R组成，L、R均为频率的函 数。低频时R很小，L起主要作用，电磁干扰被反射而受到抑制;高频时R增大，电磁干扰 被汲取并转换成热能。这类EMI抑制器实际上也是一种低通滤波器，目前已被广泛用于印 制板、电源线和信号线上不但抑制高频干扰和尖峰干扰也具有汲取静电放电脉冲的力量。(3)电源线滤波器电源线是电磁干扰出入电子、电气设施的主要通道，电源线滤波器只允许电源频率通 过，高于电源频率的干扰信号将受到衰减

16、和抑制。由于火线、零线回路中的干扰为差模干扰， 而火线、零线与地线回路中的干扰为共模干扰，电源线滤波器对这两种干扰信号的滤波器效 果是不同的，所以往往需要区分对待。3.4 EMI测试技术严格依据国际、国内相关EMC标准，对系统整机、部件、元器件和材料进行EMI测 试、验证是EMC技术创新的关键。前不久，上海建成了华东地区第一个按90年月新工艺、 新标准设计的EMC试验室，采纳高性能铁氧体吸波材料组装成微波暗室及一系列屏蔽试验 室，可对电子产品的静电、群脉冲、浪涌、磁场、谐波、传导放射等EMC技术指标进行测 量、评估5。只有解决了 EMC测试问题，才能更好地开展电子、电气产品的科研、生产、 销售

17、、应用 服务，同时可对IT产品的进出口业务实施有效监督。4强化管理，大力推广EMI抑制技术必要性EMI抑制技术是军民兼用的高新技术，又与人类的健康和生活质量亲密相关，国外经 过三四十年的进展，已形成了 EMC产业。美、日等国仅EMI/RFI铁氧体抑制元器件专业 生产厂商就有20家以上，TDK公司现有抗EMI铁氧体元、器件23个系列，71种产品;美 国Filter Concepts有19个系列9。个品种，并进一步向微型化、片式化进展，其中EMI电 源滤波器和EMI电磁滤波器工作频带极宽（3（）kHzioGHz），阻带抑制达loodB以上。随着技术上的不断突破，国内EMC产业正在形成中。此外，港台厂商乐观进军大陆市 场，也推动了国内EMI抑制技术的进展，促进了符合EMC国际标准的电子产品的出口。 因此，强化管理，大力进展我们我国EMI抑制技术，并使之产业化，实属大势所趋，势在 必行。建立科学的管理体系政府宏观管理EMI抑制技术的不断创新是进展我们我国EMC高新技术产业的核心。政府一方面要 加快EMC我国标准（包括强制性标准井口法规的制订、贯彻，尽快与国际接轨;另一方面要加 强宏观指导，乐观扶持EMC产业的快速进展，引导更多的企事业单位从事EMI抑制技术 的开发与应用，制订相关产业政策，重点建设假设干个EMC产业示范基地，对共性技术赐予 足够的重视和关注，并建立必要的技术创新激励机制。