电磁兼容和噪声电磁干扰源

电磁兼容性EMC包括两方面的含义: (1)电子设备或系统内部的各个部件和子系统、一个系统内部的各台设备、乃至相邻几个系统，能在它们自己所产生的电磁环境及在它们所处的外界电磁环境中，能按原设计要求正常运行。换句话说，它们应具有一定的电磁敏感度，以保证它们对电磁干扰具有一定的抗扰度。 (2)该设备或系统自己产生电磁噪声必须限制在一定的电平，由它所造成的电磁干扰EMI不致对它周围的电磁环境造成严重的污染和影响其他设备或系统的正常运行。

噪声与电磁干扰源1.自然干扰源 大自然现象所造成的各种电磁噪声，它们主要包括大气层噪声、雷电、太阳异常电磁辐射及来自宇宙的电磁辐射噪声等。其中，雷电属于最常见的，也是最严重的大气层电磁干扰源。它的闪击电流很大，最大可达兆安培量级，电流的上升时间为微秒量级，持续时间可达几个毫秒乃至几秒，它所辐射的电磁场频率范围大致为10Hz~300kHz，主频在数千赫兹。源于银河系及超远星系的高能粒子运动和银河系恒星体上的爆炸现象引起的电磁噪声，其干扰信号的频谱通常在数十MHz到数十GHz的范围。  2.人为干扰源 来源于各种电气设备的电磁干扰源。它们主要包括元器件的固有噪声、物理或化学噪声、放电噪声、电磁波辐射噪声、非线性开关过程噪声等。(1)元器件的固有噪声。1)电阻热噪声。源于电阻器发热而引起的电子热骚动。 2)散粒噪声。电流流过势垒而产生的噪声，它主要存在于电子管和半导体器件中。 3）接触噪声 两种接触不良造成的电导率的波动造成的噪声。 4)爆米花噪声。半导体器件P-N结中的金属杂质造成的缺陷引起的噪声，它的干扰电压幅值通常是热噪声的2~100倍;它的功率密度具有1/f的n次方的频率特性(n通常等于2)。

(2)物理或化学噪声。1)原电池噪声。两块不同的金属构成化学湿电池引起的噪声。 2)电解噪声。两块相同的金属相互接触，接触面问存在电解液(如带弱酸的水汽等)，并且流过直流电流时，将产生电解反应。 3)摩擦及导线移动造成的噪声。通常，导线中的金属芯线与其绝缘外套不可能保持固定的紧密接触，以致当弯曲电缆线时，两者相互摩擦会产生感应电荷，造成摩擦哚声。  (3)放电噪声。在放电过程中，属于瞬态放电的有静电放电和火花放电，属于持续放电的有电晕放电(光放电)和弧光放电。 1)静电放电。两种材料互相摩擦和紧随着的分离会产生静电。 2)电晕放电噪声。主要来自高压输电线的持续放电噪声，噪声频谱在15kHz-400MHz的频率范围。 3)辉光放电。持续的辉光放电物理现象已广泛地应用于离子管、等离子反应器和低压气体放电灯中。但是还存在一些不控的辉光放电干扰源，例如:电气开关接通(或断开)瞬间，触头之间也会产生“辉光放电”现象。 4)弧光放电。持续弧光放电的典型应用是电弧焊接和高压气体放电灯等。当电气开关换接时，也会产生不控的弧光放电过程。

(4)电磁波辐射噪声。由辐射电磁波的电子装置所造成的噪声。例如无线电电视广播、通信、遥感、遥控、遥测、雷达等各种发射机，这些装置以向空间辐射电磁波为目的，但它同时也会在相应的发射频率(包括它们的高次谐波)范围内对其他电子装置造成干扰。此外，还有一些装置(例如:中频、高频感应加热电源，高频开关电源、电子镇流器，超声波发生器，高速数字脉冲电路，核电磁脉冲等)，也会在它的附近空间里产生辐射电磁场。这些辐射电磁场也会构成对电磁环境的污染。  (5)半导体器件开关过程和开关电路引起的噪声。1)半导体器体开关过程造成的电磁噪声在电子装置中，无论是主回路还是控制回路，在器件开关过程中，都存在着高的di/dt，形成高频环路，构成环形天线辐射高频电磁场;另一方面，它们通过线路或元器件的引线电感，引起瞬态电磁噪声电压，或形成振子天线辐射高频电磁场，或构成共模电压噪声源、通过分布电容形成共模干扰电流。半导体器件开关过程造成的电磁噪声的强度和频谱与半导体器件的工作频率、开关速度、引线长度、电路布线等直接相关。 2)整流电路造成的谐波干扰和电磁噪声。它与交流供电电网直接相连，所以它本身产生的谐波干扰和电磁噪声，以及由它供电的后级电路产生的电磁噪声，均可通过整流电路，以传导耦合的形式引入电网，造成对接在同一电网内的其他设备的干扰。 3)脉冲宽度调制(PWM)技术的各种电力电子电路造成的电磁噪声。主功率电路中，通常会流过一系列的PWM功率脉冲电流，取决于其重复频率及其谐波含量和脉冲前沿陡度，而且它们产生的电磁噪声强度很大。

审核编辑 黄昊宇