2022年电磁兼容原理与技术复习提纲 .pdf

1 电磁兼容原理与技术复习提纲第 1章电磁兼容技术概述1. 电磁波辐射继水源、大气和噪声之后成为第四大环境污染源。2. 名词解释： EMC P5 3. 电磁兼容三要素：电磁骚扰源、传输途径和敏感设备4. 电磁干扰源的分类： P7 5. 电磁兼容性分析方法通常分为三种：问题解决法、规范法和系统法。6. 电磁兼容技术的认证：2001 年 12 月，中国发布强制性产品认证管理规定，即 3C 认证，欧洲、欧共体： CE 认证美国市场： FCC 相关电磁兼容测试第 2章电磁兼容理论基础一、电路相关知识：电路是由若干电气器件或设备按一定的方式和规律组成的总体，它构成电流的通路。1. 在直流电路中理想电感元件相当于短路。2. 电压随时间变化（如交流）越快，电流就越大，如果电压不随时间变化（即直流），电流为零，这时电容器相当于开路，故电容器有隔“直”通“交”之说。二、磁路相关知识：磁通（磁力线）所通过的闭合路径称为磁路。1.用来衡量物质导磁能力的物理量称为导磁率，用来表示。2.所有物质根据磁性分为三大类：顺磁质、反磁质和铁磁质。磁性大小根据物质的磁导率的大小来表示，规定真空时 =1。顺磁质的导磁率略大于真空，如空气、镁、铝等；反磁质的导磁率略小于真空，如水，玻璃，铍等；铁磁质属于顺磁质，它们的导磁率很大，如铁、镍等磁性合金。 P29 3.磁性材料的磁性能： P30 磁化过程：图 217 4.分贝的概念及应用：课后习题1：P36 第3章干扰耦合机理1. 传导耦合包括通过导体间的电容及互感而形成的干扰耦合。2. 电容性耦合模型等效电路及计算：课后习题3：P66，要求会计算三种情况下的感应电压。3.屏蔽对电感性耦合的影响：导体 2 外加屏蔽体：单点接地或不接地，屏蔽层对磁场耦合没有任何影响；两端接地，频率很低时，电感耦合与无屏蔽相同，频率较高时，感应电压保持一个常数，有所减小，屏蔽有效果。导体 1 外加屏蔽体：单点接地或不接地，屏蔽层对磁场耦合没有任何影响；两端接地，频率很低时，屏蔽体电流小不足以抵消干扰电流的磁场，屏蔽效果不好，频率较高时，屏蔽体电流磁场抵消干扰电流的磁场，屏蔽效果好；可将屏蔽体一端接地，一端与负载连接。4. 课后习题 2：P66，电容性耦合和电感性耦合的区别是什么？电感性耦合干扰电压串联于受害电路上，而电容性耦合干扰电压是并联于受害电路上。对于电容性耦合干扰，可用降低受害电路的负载阻抗来改善干扰情况，而对于电感性耦合，其干扰情况与电路负载无关。5. 分布参数电路的基本理论：在低频时， 或者说当波长远大于线长时，分布参数对线上传输的电流、 电压的影响很小，而把电路作为集总参数电路来处理；当频率很高，线长和波长可以相比较时，线上的分布参数对电流、电压的影响很大，此时需要用分布参数理论来研究。6. 辐射耦合：（1）研究电磁辐射，最简单的是电偶极子和磁偶极子的辐射，电偶极子是指一根载流导线，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 2 它的长度与横向尺寸都比电磁波长小得多，而直径远小于波长的小环天线可作磁偶极子处理。（2）近场区与远场区的特性：P62-63 （3）辐射骚扰通常存在4 种主要耦合途径：天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。第4章滤波技术1. 一般来说， 电容的作用： 通交流， 阻直流，通高频， 阻低频，具体的应用如： 旁路、去耦、储能、滤波等。2. 由电容等构成的滤波器的类型：按滤波原理分：反射式，吸收式按工作条件分：有源，无源按频率特性分：低通、高通、带通、带阻以反射式、吸收式滤波器举例：反射式滤波器：低通、高通、带通、带阻吸收式滤波器：电缆滤波器、滤波连接器、铁氧体磁环、穿芯电容器3. 电磁干扰滤波器其工作方式有两种：一种是不让无用信号通过，并把它们反射回信号源，另一种是把无用信号在滤波器里消耗掉。滤波器按工作方式可分为反射式滤波器和吸收式滤波器。4. 滤波器插入损耗的计算： P69课后习题 3：P94 5. 凡满足倒转原则的低通滤波器可以很方便地变成所需要的高通滤波器，倒转原则就是将低通滤波器的每一个线圈换成一个电容器，而每一个电容器换成一个线圈，就可变成高通滤波器。6. 吸收式滤波器是由有耗元件构成的，它通过吸收不需要成分的能量转化为热能来达到抑制干扰的目的。 实际使用中是将铁氧体一类物质制成柔软的磁管，可以在绝缘或非绝缘的导体上滑动，这种磁管称为电磁干扰抑制管。7. 铁氧体磁环电路插入损耗的计算：P76 式（4-7）8. 电源线上呈现的干扰可分为共模及差模两种，共模干扰是载流导体与参考地之间不希望有的电位差，差模干扰是两个载流导体之间不希望有的电位差。9. 课后习题 6、7：P94-95 实际电容器和实际电感的等效电路和频率特性图，并分析其在实际应用中对滤波特性的影响。10.共模扼流圈对于两根导线上方向相同的共模干扰电流会呈现较大的电感，因此对共模干扰电流有抑制作用，而对差模电流没有影响。11.铁氧体 EMI 抑制元件： P90-92（客观题）12.铁氧体的等效电路在低频时是一个电感，高频时是随频率变化的电阻。第5章屏蔽技术1. 电磁屏蔽原理： P96 2. 电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。3. 分析电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽工作原理：电磁屏蔽的类型：电场屏蔽（静电场的屏蔽和交变电场的屏蔽）、磁场屏蔽（低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽）和电磁屏蔽，屏蔽原理如下：(1)静电场的屏蔽：主动屏蔽时，球壳导体表面电位为零，静电场被封闭在金属球壳内；被动屏蔽时导体内部任何一点的电场为零，导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面上。(2)交变电场屏蔽：采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限定在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接收器的传输路径。屏蔽体必须是良导体 （例如金、 银、铜、铝等） ，屏蔽体必须有良好的接地。(3)低频磁场的屏蔽常用高磁导率的铁磁材料（例如铁、硅钢片、坡莫合金等），其屏蔽原理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 3 是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰源的磁力线进行了集中分流，在空气中的漏磁通大大减少。(4)高频磁场的屏蔽：采用低电阻率的良导体材料，例如铜、铝等。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的，也就是说，利用了涡流反磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场。(5)电磁屏蔽：频率较低时，干扰一般发生在近场，高压低电流源以电场为主，磁场分量可忽略，可以只考虑电场的屏蔽，而低压大电流干扰源则以磁场为主，电场分量可忽略，可以只考虑磁场的屏蔽。随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场干扰，电场、磁场均不能忽略，因而就要对电场和磁场同时屏蔽，由于集肤效应，电磁屏蔽体无须做得很厚， 当频率在 500KHz30MHz 范围内，屏蔽材料可选用铝， 而当频率大于 30MHz 时，则可选用铝、铜、铜镀银等。4. 影响屏蔽的两大因素： 一是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。5. 屏蔽材料： P114-117 （客观题）6. 屏蔽完整性： P118-121 （客观题）7. 集肤效应：又叫趋肤效应，当交变电流通过导体时，电流将集中在导体表面流过，这种现象叫集肤效应。电流或电压以较高频率在导体中传导时，电子会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中，频率越高，趋肤效用越显著。8. 电磁密封衬垫的材料种类有： 导电橡胶、 金属编织网、 指形簧片、 多重导电橡胶、 螺旋管、导电布衬垫。第 6章印制电路板 PCB 的电磁兼容设计1. 20H 原则：所有的具有一定电压的印制电路板都会向空间辐射电磁能量，为了减小这个效应，印制电路板的物理尺寸应该比最靠近的接地板的物理尺寸小20H，其中 H 是两层印制电路板的间距。2. 3W 原则：当两条印制线的间距比较小时，两线之间会发生电磁串扰，串音会使有关电路功能失常。为避免发生这种干扰影响，应保持任何线条间距不小于三倍的印制线条宽度，即不小于 3W，W 为印制线条的宽度。3. 6.1-6.3（客观题）第 7章接地技术1. 地的简单分类：安全地和零电位地。2. 从电路参考点的角度考虑， 接地的方式可以分为悬浮地、 单点接地、多点接地、混合接地。3. 设置安全地线的意义：（1）当绝缘被破坏时，安全地线能起保护作用（2）防止设备感应带电而造成电击（ 3）防止雷击事故。4. 可以通过以下方法安装接地装置：埋设铜板，打入地桩，钻孔法，埋设导线，地下管道。5. 地线中的干扰分为：地阻抗干扰和地环路干扰。6. 减小地线干扰的措施：减小地线阻抗和电源馈线阻抗，正确选择接地方式和阻隔地环路。7. 导体的射频电阻相关知识：在直流情况下，电流在导体截面上均匀分布，导体的横截面积就是它的有效载流面积，对于射频（高频）电流，由于集肤效应，导体的有效载流面积远小于导体的几何截面积，所以导体的射频电阻要大于导体的直流电阻。随着频率升高，导体半径越大，集肤效应越明显，导体的射频电阻将越大于导体的直流电阻。在工程上，用相互绝缘的多股漆包线代替单根导线绕制的射频电感线圈，以延缓射频电阻的增长。截面积相同的导体，矩形截面的周长大于圆截面，而且宽厚比越大，截面周长越长，其等效半径越大，射频电阻越小，设备电线和搭接条采用扁铜带的原因就在于此。在截面积一定的情况下，增加宽度可以减小导体的电感，因此无论从射频电阻还是电感角度考虑，采用宽厚比值大的扁铜带制作地线都是合理的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 4 8.阻隔地环路的几种措施：变压器耦合、纵向扼流圈传输信号、同轴电缆传输信号、光耦合器、光缆传输信号、差分放大器。9.屏蔽电缆的接地：屏蔽电缆由绝缘导线外面再包一层金属薄膜即屏蔽层构成，屏蔽层通常是金属编织网或金属箔。屏蔽电缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用。屏蔽层接地产生的电场屏蔽：如果屏蔽层不接地，由于面积比普通导线大，耦合电容也大，产生的耦合量也大，将比不用屏蔽电缆时产生更大的电场辐合。屏蔽层接地产生的磁场屏蔽：如果屏蔽层不接地或只有一端接地，屏蔽层上无电流流过，电流经地面返回不起磁场屏蔽的作用；如果屏蔽层两端接地，电流经屏蔽层回流，当频率一定时，回流产生的磁场几乎和被屏蔽导线上流过电流产生的磁场大小相等，方向相反，因而互相抵消，抑制了骚扰源的向外辐射。防静电技术1.静电产生的几种形式：接触起电、破断起电、感应起电、电荷迁移2.静电放电的几种类型：火花放电、电晕放电、刷性放电、场致发射放电、雷形放电3.静电对电子产品的危害形式和特点？4.生产过程中静电防护的主要措施为为静电泄露、耗散、中和、增湿、屏蔽与接地。5.静电接地方式有直接接地和间接接地。6.电子制造过程中的静电防护的相关知识，如基本原则：（1）抑制静电荷的积聚（ 2）迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷，等等。防雷相关知识1. 雷击造成的危害主要有四种：直击雷、雷电波侵入、感应过电压、地电位反击。2. 列举几种电涌保护器基本元件：放电间隙、气体放电管、压敏电阻、抑制二极管、扼流线圈、1/4 波长短路器。3. 避雷针由三部分组成：接闪器、引下线和接地体。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -