1一個電磁兼容設計步驟清單？

記錄一個看起來非常有道理的電磁兼容設計方法論。作者將電磁兼容的設計過程分成六個層次，從第一層開始，電磁兼容問題過於頑固，才啟用後面的層次。最終，形成一個完整的設計，對照我們現在的流行詞語，這相當於一個設計清單。

——有源器件的選型和印刷電路板設計

——地線設計

——屏蔽設計

——濾波設計

——瞬態騷擾的抑制

把「系統級電磁兼容設計、軟體抗騷擾設計和模擬」運用到每一步，稱為「電磁兼容分層與綜合設計法」。

2 什麼是差模干擾和共模干擾？

電流和電壓在電路中傳輸的時候，有兩種形態「差模」和「共模」。對於直流迴路，傳遞電信號至少需要兩根線，而迴路以外，一定存在著系統的參考地。定義線與線之間傳遞的干擾信號，稱為「差模干擾信號」，而線與地之間傳遞的干擾信號稱為「共模信號」。差模干擾和共模干擾都可以以電流或者電壓的形式表達。差模干擾在迴路中傳導時，兩根線中的參數方向相反；共模干擾，在迴路中傳播時，兩根線上的電氣參數方向相同。也可以說，差模干擾180°相位差的共模干擾。

差模干擾的形成的兩種方式，一個成因是空間磁場在迴路中感應生成，另一個成因是迴路中共模干擾，經不平衡電路傳導轉換形成。差模干擾，本質上是迴路中出現了相位不同的另一股電流。避免差模干擾，可以在電路中使用雙絞線、屏蔽線或者增加濾波電路。

共模干擾的形成原因，主要是系統對地的電位差，可能是接地不良，或者輻射的電磁干擾信號同方向疊加的結果又或者是上游電源傳導過來形成的電壓差。共模干擾，本質上是系統零點對地電壓差不為零。因此，要想消除共模干擾，一方面改善接地系統，減小自身系統對地的壓差；另一方面，在輸入端設置濾波電路，濾掉傳導來的共模干擾；加強屏蔽，避免外界干擾信號的輻射在電路中感應生成共模干擾。

在電動汽車上，主要的干擾源是電機控制器。共模干擾是電機控制器產生不良影響的主要方式。這一點已經被試驗證明。共模干擾在電機控制器上是怎樣產生的？

在PWM驅動的電機控制器功率模塊中，共模干擾信號的產生主要是兩個原因。一種是IGBT與散熱器之間存在雜散電容，而共模電壓被定義為逆變器迴路的中性點對參考地的電位差。這個共模電壓隨著電路工作情況的不同在不停的波動，電壓隨著時間的變化率，作用於前面所說的等效電容形成電流1；在共模電壓的傳導過程中，電壓在傳播路徑上產生電流2。電流1與電流2的和就是PWM逆變器產生的總體共模干擾電流。

3 電磁干擾傳播的基本形式？

電磁干擾信號的傳播，主要有兩種形式：傳導耦合和輻射耦合。

傳導耦合，是信號沿著導體傳播，無論差模干擾還是共模干擾，但傳導過程中，干擾信號可能被加強或者削弱。差模干擾會跟著傳播線路互感的增加而增大，共模干擾則隨著傳播線路互容的減小而減小；傳導耦合的常見路徑包括高低壓電纜，信號通訊電纜，公共地，以及其他連接在干擾源和敏感源之間的可以導電的物體。

輻射耦合耦合，是干擾信號以電磁輻射的形式向四周空間傳播，並在敏感源附近一電磁感應的方式還原到電路中，形成干擾信號。輻射的常見路徑是天線，高低壓導線，機殼等。干擾信號的輻射能力與頻率有直接關係，頻率越高，輻射能力越強。

4 電磁兼容領域的寬頻和窄帶指什麼？

在電磁兼容領域裡，寬頻和窄帶與通訊、互聯網的定義都不太相關，它是干擾信號相對於檢測儀器的一種對比關係。記錄比較合適的一種說法「電磁兼容測量中所定義的寬頻與窄帶只是相對於標準檢測的測量儀器的中頻帶寬而言，對9kHz-150kHz頻率範圍,中頻帶寬為200Hz；對150kHz-30MHz，中頻帶寬為9kHz；對30MHz-1000MHz，中頻帶寬為120kHz。若在某測量頻段內干擾的帶寬大於EMI接收機的中頻帶寬，則為寬頻雜訊，否則為窄帶雜訊」。

5 瞬態測試項目有哪些？

瞬態測試，模擬系統遇到極端情況考察系統可靠性的一類測試，更類似於環境測試，是通用的環境和通用的指標進而有通用的判據。而電氣系統的發射和抗干擾能力測試，不同系統自身要求的參數有區別，並不能有統一可用的判據。

瞬態測試具體測試的項目包括電快速瞬變脈衝群，雷擊浪涌，靜電放電的直接和間接騷擾。

5.1 電快速瞬變脈衝群測試

電快速瞬變脈衝群測試，是模擬存在繼電器的迴路，繼電器帶載分斷的過程中出現的情形。繼電器觸頭打開的瞬間，距離較近，動靜觸頭之間的電壓擊穿後形成電弧，之後的過程，一部分能量在觸頭與繼電器線圈之間震蕩，直至觸頭距離足夠大，電路被完全斷開為止。震蕩的能量，在繼電器以外的迴路中生成了脈衝電壓，作用在電路其他器件上，一旦有哪些電氣不能承受這樣的衝擊，造成損壞，則迴路無法正常工作。

電快速瞬變脈衝群測試有明確的參數規定，脈衝持續時間，整個波形周期，脈衝最大值，以及整體測試時間。

5.2 雷擊浪涌測試

雷擊浪涌測試，模擬電氣系統處於雷電環境下，對系統防雷能力的考察。雷電的產生分為直擊雷和感應雷。直擊雷是帶電雲塊與另外的雲塊或者大地或者建築物之間直接發生的放電現象。感應雷，是雷電發生的時候，感應生成強大的靜電場和磁場，找到地面上一個適當的金屬導體放電，使得導體相關的迴路中突然產生尖峰電流。直擊雷破壞性較大，但發生概率較小；感應雷是生活中最常出現的危害現象。

浪涌測試，根據實驗等級不同選擇不同的最高尖峰電壓，從0.5KV至4KV劃分四個等級，最後預留一個自選等級。系統想要經受這樣的衝擊，必須迴路中設計有專門的防浪涌裝置。

5.3 靜電放電騷擾測試

靜電放電騷擾測試，是模擬日常生活中出現的靜電現象，檢測系統的承受能力。靜電是一種電壓極高，持續時間極短，總能量並不大的放電現象。可能造成迴路中的絕緣擊穿。

靜電騷擾測試分成直接放電和非接觸放電兩種，每種測試都劃分5個等級，四個規定等級和一個自選參數等級。

6 瞬態測試的抗擾度判據？

瞬態測試有通用測試結果判定準則，準則將產品測試結果的評定分成四個級別，原文照搬如下。

A級，產品工作完全正常；

B級，產品功能或指標出現非期望偏離，但當電磁騷擾去除後，可自行恢復；

C級，產品功能或指標出現非期望偏離，電磁騷擾去除後，不能自行恢復，必須依靠操作人員的介入，方可恢復。但不包括硬體維修和軟體重裝；?

D級，產品元器件損壞，數據丟失，軟體故障等。

A、B合格，C、D不合格。

參考文獻：

1 趙金奎，共模干擾和差模干擾及其抑制技術

2 電動汽車電磁兼容研究概述-韓永傑

3 鄭 玲，電動汽車電機驅動系統EMC研究綜述

4 未知，電動汽車電子產品電磁兼容標準比較研究

5 郭彥傑，電動汽車用IGBT及逆變器的電磁兼容性分析

6 徐亮，縫隙對屏蔽效能的影響分析

7 錢振宇，電快速瞬變脈衝群的形成原因

（圖片來自互聯網）

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