EMC学习总结
一、关于EMC的认识：
１、EMC（Electromagnetic compatibility电磁兼容性）包括EMI(Electromagnetic Interfereence电磁骚扰度)和EMS（Electromagnetic Susceptibility电磁敏感度）两部分。
２、EMC是产品可靠性的衡量标准之一。
３、产品的EMC测试通过与否直接关系到产品推广。
二、现状
目前我国针对变频器、变流器的EMC的标准或者是测试检验机构目前还很少，可以说还没有出现，主要是因为这种工业级产品存在电压高，功率大，体积大等特点，不宜实施测试，不像消费类电子产品、汽车电子产品以及通讯、图像处理等产品可以很方便地测试，其测试手段也很成熟。
我们目前所提及的EMC设计，主要是产品的EMS设计，即抗扰度设计，其中最主要的还是控
制部分的抗扰度，整个系统是一个低频环境（低于40M），但是在系统中存在功率很大的电磁干扰源，这些干扰源的存在，给控制电路的可靠工作带来了很大的安全隐患。强磁场、电场的辐射使系统死机，复位，显示乱码等。 三、干扰的理论分析
htc a310差模电流：大小相等，方向相反。
共模电流：大小相等，方向相同。
右手法则可以分析出场强加强的区域。
差模辐射：差模辐射场强与环路面积的大小成正比。减少环路面积和环路电流和环路上的电压大小是减小差模辐射的有利方法。
共模辐射：棒天线效应产生共模辐射，减小线的长度能有效抑制共模辐射。
抗干扰和对外干扰是互逆的过程。
环路面积大可能耦合共模干扰的机会就大，双绞线或屏蔽线能有效的抑制共模信号。
消音板
对外引线越长也越容易耦合差模信号的干扰。减少对外的引线长度，或者在电缆入口处增加差模电感或者其他的滤波措施。系统中主要的干扰为共模干扰居多。
一般的超标频率点150K—500K为差模干扰，500K—5M差模共模共存，5M—30M共模干扰。
产生干扰的原因，根据麦克斯韦定理我们知道：能产生交变的电场，交变的电场也能产生交变的磁场，并能通过空间逐级向外辐射。当在辐射所能到达的空间场内若存在一个对这些磁场或者电场敏感的设备时，便会在这些设备上产生扰动现象，出现故障或者是错误。
据上所述，我们可以得出产生干扰的三个要素：干扰源、传输路径、敏感设备。
由此可以得出解决干扰对应的办法：去掉干扰源，切断传输路径，保护敏感设备。
１、干扰源：在我们产品的系统中，干扰主要是来自主回路的开关器件和电磁转换器件，
包括IGBT、接触器、断路器、电抗器、变压器等等，显然，只要在变频器或者是变流器系统中，这些主要的功率器件是必不可少的，所以只能从后两个环节加以处理。
２、干扰的传输路径
电磁干扰主要有两种传输方式：传导和辐射。
传导主要是经过连接电缆将干扰信号引入到被干扰设备的，这种干扰有两种产生机理：
a)和敏感设备连接的电缆另一端本身就是一个强干扰源，电缆将干扰信号带出来。
b)在电缆线布线的路径中，在电缆上耦合了干扰信号，并将干扰信号带到敏感设备上。
通常的情况是第二种居多，或者是两种同时存在。
辐射系统中最常见的干扰类型，是在空间场中辐射干扰，这种干扰主要的对象为环路较大的电缆或者是PCB布线，这种干扰多为差模干扰，有时针对电缆或者PCB布线会产生类似棒天线效应，这种接收干扰的模型对敏感器件来说，多为共模干扰，由此可以根据干扰的性质，选择对应的滤波器件和滤波电路，以达到较好的滤波效果。
针对上述情况，我们通常要采用“堵”和“疏”两种办法：堵就是把干扰源屏蔽，在干扰源加滤波不让干扰传输到电缆上，或者将电缆上加对干扰阻抗大的元件滤波，在接收处加滤波元件等，疏就是将敏感设备远离干扰源，利用空间将干扰强度衰减。
干扰多为差模和共模同时存在。
3、敏感设备
针对目前的变流器系统，敏感设备主要是控制电路部分，特别是功率单元内的控制电路，在实际的调试过程中也出现了斩波控制板的干扰情况。在敏感设备中也存在一些相对薄弱的环节，例如：较低电源电压的IC，较大的布线环路，和强电磁场空间距离较近的电缆接口等等。
针对敏感设备的保护主要从结构屏蔽个接口滤波来处理。如加屏蔽板，屏蔽盒等，在电缆接口处，可以针对性的增加一些滤波器件和电路。
四：常见的EMC滤波元件与保护器件
常用的EMC元件分为电感类高阻元件、电容类低阻元件、以及瞬态抑制器件。所谓的高阻或低阻均是针对高频干扰信号来说的。
最常见的EMC滤波器件：电容、共模电感，差模电感，磁珠，磁环、多孔珠、专用滤波器等；
瞬态抑制保护器件：TVS二极管，压敏电阻，半导体放电管，气体放电管。
电容：目前我们电路中的电容一般是用一个10uF的电解电容外加一个103的瓷片电容用在每个IC的电源管脚附近，这种电容的作用是电解电容滤除低频干扰，同时又是IC的电源电荷“仓库”，电容在电路板中主要用于保证电压和电流的稳定(起滤波作用)。
103（0.01uF流程工业在线）或者是104（0.1uF）的瓷片是为滤除高频干扰设置的，这样做的理由是：
ａ）瓷片电容对高频滤除效果最好；
ｂ）电解电容对低频的抑制效果就比其他的好；
ｃ）独石、钽电容等，在温度系数方面比瓷片的好，而在滤除高频方面远没有瓷片的好；
ｄ）电容的等效模型中有ESR直流阻抗和ESL寄生电感的存在，在整个频域中的f---Z0曲线为下图。这样可以分析在曲线的左侧主要是电容起作用，电容对高频呈现较低的阻抗，但是随着频率的进一步升高，阻抗变的越来越大，这时候寄生电感起主要作用，电容表现为感抗，此时电容已经失效，成为电感。最低点为谐振点频率，这时的阻抗值为ESR，因此谐振点上的滤波效果最好。
电容值 自谐振频率（MHz）
1uF 1.7
0.1uF 4
0.01uF 12.6
3300pF 19.3
1800pF 25.5
1100pF 33
820pF 38.5
680pF 42.5
560pF 45
470pF 49
390pF 54
330pF 60
电感：
首先要区分电感和磁珠：电感的单位是亨，磁珠的单位是欧。
差模电感：用一根电缆以一个方向缠绕在一个磁芯上，形成的一个两端器件。
其等效模型为一个电感和一个电容并联。这个分布电容主要是由于绕线之间产生的寄生参数。
这种带磁芯的电感只是针对几百KHz到30M之间的干扰信号起作用，在变频器系统中是较合适的。可以在电源线上串联一个几百nH以上的电感来滤除来自开关电源的干扰。另外在使用电容滤波的电路中，若电容所接的GND或者是PE不是一个干净的地平面，可以在接地的电容上串联一个感量合适的电感，有效抑制地上的干扰通过电容干扰到信号或电源中去。
共模电感：
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由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰，因此共模电感也是我们常用的有力元件之一！这里就给大家简单介绍一下共模电感的原理以及使用情况。
共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对差模信号呈现出很小的阻抗，几乎不起作用。原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时，磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号，而对线路正常传输的差模信号无影响。
共模电感在制作时应满足以下要求：
1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。
3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的承受能力。
通常情况下，同时注意选择所需滤波的频段，共模阻抗越大越好，因此我们在选择共模电感时需要看器件资料，主要根据阻抗频率曲线选择。一般的原则：对有用信号的衰减要小，阻抗不大于50欧姆，而对共模信号的阻抗要在几百欧姆，一般是600欧/100M。
主要的应用场合：电源端口，一般选择电感量大，通流量大的电感。交流电源口约折刀1-10mH。
在CAN、485、USB差分输线上应选择小电感量，通流能力不需要太大的电感，而232不能用。
磁珠
磁珠可以说是一个和频率有关的可变电阻器。在低频的时候，呈现很低的阻抗，而随着频
率的增大，其阻抗迅速增大，其模型可以看成一个C//L//R后串联一个R(f)，在低频时候主要是C和L起作用，而在高频时主要是R(f)起作用。
磁珠主要用在高频滤波场合。
可以用在232电路上，用以滤除高频干扰。数字电源和模拟电源之间，锁相环PLL等都可以使用，但是要磁珠的参数，特别是高频阻抗值。
另外我们原来的电路设计中。AGND和GND之间加了磁珠，由于地平面上可能存在高频干扰，此时可以分析出AGND和GND之间由于磁珠的存在而产生一个电势差，这就会造成模拟地的参看平面变得不稳定，所以直接的表现就是AD数据采集不准确。
TVS二极管、压敏电阻、半导体放电管、气体放电管等这里不详细的描述。
五：典型的滤波电路
抑制电磁干扰的三大措施：滤波，屏蔽，接地。
单板考虑的滤波重点：
强干扰源：晶体、有源晶振、时钟走线，继电器，温度开关，变压器，开关电源
等。
敏感设备：模拟电源和模拟电路部分；系统的输入输出口，对外的通讯电缆；内部互连电缆；高速走线等等。
下面就以几个接口电路为例说明一下：
1、电源接口：电源是单板工作必不可少的，很多的干扰也是通过电源接口干扰到单板中去的，如何做好电源接口的滤波是单板可靠工作的重要前提。
单板的供电无非是用开关电源或者是变压器供电，开关电源里面有开关器件，会产生高频干扰，变压器也会产生较强的磁辐射，所以在电源电缆接入单板之前就要加干扰抑制措施，然后进入单板后再加滤波就能较好的把干扰抑制。
电源入口电路：
交流输入：
直流输入：
温度开关的滤波：目前的变流器逆变单元散热器的温度检测是用温度开关来实现的，据估
计，温度开关得两根电缆线很可能是耦合了由于IGBT2dj开关而辐射到散热片，周围铜排上的高频干扰，应该是共模为主，干扰传导到接口处，虽然加了一个10uF和一个103的独石电容，但是电容接的“地”为控制板的数字地，这样会在数字地上形成更大范围的干扰，致使CPLD工作不正常。另外一种可能就是温度开关本身安装在散热片上，散热片上很可能有较高的感应电动势，若温度开关的隔离电压不够，散热片的感应电动势就会影响+5V电源，进而使得整板工作不正常。
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