1．電磁兼容三要素

產(chǎn)生電磁兼容或者說電磁干擾問題，必須同時(shí)具備三個(gè)條件：

1）干擾源：產(chǎn)生干擾的電路或者是設(shè)備

2）敏感源：產(chǎn)品中受這種干擾影響的關(guān)鍵電路或者是設(shè)備

3）耦合路徑：能夠?qū)⒏蓴_源產(chǎn)生的干擾能量傳遞到敏感源的回路路徑。

以上三個(gè)條件是電磁兼容問題的三要素，只要將這三個(gè)要素中的一個(gè)消除掉，那么電磁干擾問題就不會(huì)存在了。電磁兼容設(shè)計(jì)就是通過研究每個(gè)要素的關(guān)鍵特點(diǎn)，找出消除每個(gè)要素的技術(shù)方法，再在工程實(shí)踐中進(jìn)行具體的實(shí)踐實(shí)施。

產(chǎn)生電磁干擾的條件：

1）變化的電壓或者電流即電路中存在du／dt，di／dt。

2）電路中的傳導(dǎo)導(dǎo)體，輻射天線

當(dāng)電壓或電流發(fā)生快速變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁輻射現(xiàn)象，導(dǎo)致電磁干擾。因此，電磁干擾的問題主要原因之一就是脈沖電路的應(yīng)用問題，比如數(shù)字電路，變頻器電路，開關(guān)電源電路等等。只要在這種電壓或電流突然變化的環(huán)境中，都要考慮電磁干擾問題。

數(shù)字脈沖電路：隨著產(chǎn)品的物聯(lián)及智能化發(fā)展，這種電路將無所不在。可參考《物聯(lián)產(chǎn)品電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》；

工作在開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電源，比如AC／DC變換器、DC／DC變換器、電機(jī)及馬達(dá)控制系統(tǒng)?？蓞⒖肌堕_關(guān)電源電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》；

感性負(fù)載的接通和關(guān)斷等等。

2．電路中的天線

電子產(chǎn)品及電氣設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的電磁輻射，這種輻射并不是設(shè)備為了完成預(yù)定的功能而必須發(fā)射出來的，而伴隨著的輻射問題是一種干擾源，所有的電子設(shè)備都必須盡量消除這種輻射問題，而不能對(duì)無線電通信產(chǎn)生干擾。為了消除這種輻射干擾，這時(shí)就需要了解電磁波輻射的條件。

電磁波輻射有兩個(gè)必要條件：驅(qū)動(dòng)源和等效天線，也就是天線和流過天線的交變電流。在實(shí)際的產(chǎn)品及電子設(shè)備中存在著許多寄生天線，這就是電子產(chǎn)品及電氣設(shè)備在工作中產(chǎn)生伴隨著的電磁輻射的原因。避免產(chǎn)生寄生天線，也是進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的目的。分析和解決電磁兼容問題的一個(gè)主要方面是發(fā)現(xiàn)和消除一些寄生的天線結(jié)構(gòu)。如果不能消除這種寄生的天線結(jié)構(gòu)，就要避免交變的電流進(jìn)入天線，降低他們的輻射效率。在實(shí)際應(yīng)用中主要是有下面的天線結(jié)構(gòu)：

典型的天線結(jié)構(gòu)示意圖

注意：?jiǎn)螛O子天線是只有一根金屬導(dǎo)體，另一根金屬導(dǎo)體是由大地或附近的其它金屬物體充當(dāng)，它是偶極子天線的一種變形。單極子天線的輻射效率要低一些，其輻射特性與偶極子天線的原理都是相同的。

電流環(huán)天線即環(huán)路天線在電路中隨處可見，因?yàn)槿魏我粋€(gè)電路回路都可以構(gòu)成一個(gè)環(huán)路輻射天線?？刂齐娏骰芈访娣e是減小電流環(huán)路輻射的有效方法。這在進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)和連接線電纜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注。

注意：之所以存在天線，實(shí)際上是兩個(gè)導(dǎo)體之間存在電壓。單極子天線是導(dǎo)體和大地之間存在電壓。只要消除或減小兩個(gè)導(dǎo)體之間的電壓，或者是減小導(dǎo)體與大地之間的電壓，就能夠減小輻射。比如屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和金屬體的搭接設(shè)計(jì)就是基于這個(gè)理論。

電流環(huán)路通常是由電路的工作回路形成的，很容易識(shí)別。單偶極子天線對(duì)于我們大多電子設(shè)計(jì)工程師來說就不那么容易被發(fā)現(xiàn)了，這也是電磁兼容設(shè)計(jì)中的最難的地方。因?yàn)轵?qū)動(dòng)這種天線的電壓并不是電路中的工作電壓，他需要研究電路中的共模干擾／共模電流的路徑。也因此電磁兼容問題也并不是什么玄學(xué)問題，而實(shí)際上電磁兼容問題是以研究寄生參數(shù)為重點(diǎn)的共模電流／共模干擾的學(xué)科；因此他所包含的內(nèi)容比較廣泛。他全面覆蓋電磁兼容元器件、硬件原理圖和PCB設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的電氣結(jié)構(gòu)／金屬結(jié)構(gòu)和連接線電纜等等。也就是說單偶極子天線驅(qū)動(dòng)這種天線是一些無意產(chǎn)生的電壓。

注意：結(jié)構(gòu)縫隙天線也屬于單偶極子天線。電子產(chǎn)品及設(shè)備中常見的單偶極子天線有：電路板上的地線、電路板上的外部連接線電纜，比如機(jī)箱上的外拖電纜、I／O連接線電纜和電源線等等、數(shù)字地與模擬地分開的PCB電路板、線路板與機(jī)殼連接的導(dǎo)線、金屬機(jī)箱上的孔縫、電路板上懸空的尺寸較長(zhǎng)的導(dǎo)體、沒有接地的散熱片等等。這些天線需要重點(diǎn)關(guān)注。

在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量消除這些結(jié)構(gòu)或者是控制他們的輻射。外界電磁場(chǎng)會(huì)在金屬部件上感應(yīng)出電流，當(dāng)系統(tǒng)的地線設(shè)計(jì)不合理時(shí)，電路的地線因?yàn)橥饨珉姶艌?chǎng)會(huì)在金屬部件上感應(yīng)出電流，當(dāng)系統(tǒng)的地線設(shè)計(jì)不合理時(shí)，電路的地線電流也會(huì)流過金屬結(jié)構(gòu)體，電流流過阻抗較大的部位，比如金屬結(jié)構(gòu)部件之間的孔縫或搭接點(diǎn)位置時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓。因此金屬結(jié)構(gòu)部件也很容易成為單偶極子天線。

以上這些，相信阿杜老師就說明了產(chǎn)品及電路中的天線，這對(duì)研究產(chǎn)品電磁兼容問題及產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)是非常有幫助的。

在前面的文章－【電磁干擾及電磁兼容問題中的干擾能量是如何傳遞的】有進(jìn)行詳細(xì)的分析和說明，可供參考。

同時(shí)這也是典型四種耦合的判斷和分析方法。詳細(xì)內(nèi)容還可參考《開關(guān)電源電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》書中的具體內(nèi)容。其書中的視頻內(nèi)容或許將會(huì)給廣大讀者帶來非常大的幫助。