EMI、ESD、EMS、EMC的定義與區(qū)別

 

1、EMI全稱(chēng)Electromagnetic Interference，即電磁干擾，指電子設(shè)備在自身工作過(guò)程中產(chǎn)生的電磁波，對(duì)外發(fā)射并對(duì)設(shè)備其它部分或外部其它設(shè)備造成干擾。

 

意指設(shè)備所產(chǎn)生的電磁能量既不對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生干擾,也不受其他設(shè)備的電磁能量干擾的能力。

 

所謂“干擾”,指設(shè)備受到干擾后性能降低以及對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這二層意思。

 

在電氣干擾領(lǐng)域有許多英文縮寫(xiě)。EMI電磁干擾是合成詞，應(yīng)分別考慮電磁和干擾，干擾是指設(shè)備受到干擾后性能降低以及對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾的干擾源這倆層意思。

 

第一層意思如雷電使收音機(jī)產(chǎn)生雜音,摩托車(chē)在附近行駛后電視畫(huà)面出現(xiàn)雪花,拿起電話(huà)后聽(tīng)到無(wú)線(xiàn)電聲音等,這些可以簡(jiǎn)稱(chēng)其為與“BC I”“TV I”“Tel I”,這些縮寫(xiě)中都有相同的“I”(干擾)(BC：廣播)

 

第二層含義就是指干擾源，也包括受到干擾之前的電磁能量。電荷如果靜止，稱(chēng)為靜電（ESD）。當(dāng)不同的電位向同一方向移動(dòng)時(shí)，便發(fā)生了靜電放電，產(chǎn)生電流，電流周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。如果電流的方向和大小持續(xù)不斷變化就產(chǎn)生了電磁波。電以各種狀態(tài)存在，我們把這些所有狀態(tài)統(tǒng)稱(chēng)為電磁。EMI標(biāo)準(zhǔn)和EMI檢測(cè)是確定所處理的電的狀態(tài)，決定如何檢測(cè)與評(píng)價(jià)。

 

2、EMS全稱(chēng)Electromagnetic Susceptibility，即電磁敏感度，指電子設(shè)備受電磁干擾的敏感程度。

 

其意是指由于電磁能量造成性能下降的容易程度。為通俗易懂,我們將電子設(shè)備比喻為人,將電磁能量比作感冒病毒,敏感度就是是否易患感冒。如果不易患感冒,說(shuō)明免疫力強(qiáng),也就是英語(yǔ)單詞Immunity,即抗電磁干擾性強(qiáng)。

 

3、EMC全稱(chēng)Electromagnetic Compatibility，即電磁兼容，要求電源模塊等電子設(shè)備內(nèi)部沒(méi)有嚴(yán)重的干擾源及設(shè)備，或電源系統(tǒng)有較好的抗干擾能力。

 

EMC這個(gè)術(shù)語(yǔ)有其非常廣的含義，如同盲人摸象,你摸到的與實(shí)際還有很大區(qū)別。特別是與設(shè)計(jì)意圖相反的電磁現(xiàn)象,都應(yīng)看成是EMC問(wèn)題。

 

電磁能量的檢測(cè)、抗電磁干擾性試驗(yàn)、檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理、電磁能量輻射抑制技術(shù)、雷電和地磁等自然電磁現(xiàn)象、電場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)人體的影響、電場(chǎng)強(qiáng)度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、電磁能量的傳輸途徑、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及限制等均包含在EMC之內(nèi)。

 

EMC標(biāo)準(zhǔn)按區(qū)域主要分為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC）、歐盟標(biāo)準(zhǔn)（EN）、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）等。通用類(lèi)的EMC標(biāo)準(zhǔn)主要分為居住、輕工業(yè)、工業(yè)環(huán)境等。

隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展，電磁環(huán)境日漸復(fù)雜，產(chǎn)品的電磁兼容性受到企業(yè)的重視。各公司將會(huì)繼續(xù)提高電源模塊產(chǎn)品的EMC性能，緊隨新技術(shù)、新材料、新趨勢(shì)，為用戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)化的產(chǎn)品和服務(wù)。

 

4、EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部份，所謂EMI電磁干擾，乃為機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；而EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中不受周?chē)姶怒h(huán)境影響的能力。

 

簡(jiǎn)單表述就是：

 

EMC=EMI+EMS

值得注意的是，其中EMI其中包括ESD，EMC報(bào)告中包含ESD一項(xiàng)。

 

產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該怎么做

 

EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值；另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。所謂電磁干擾是指任何能使設(shè)備或系統(tǒng)性能降級(jí)的電磁現(xiàn)象。而所謂電磁干擾是指因電磁干擾而引起的設(shè)備或系統(tǒng)的性能下降。

 

在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，為獲得良好的EMC性能和成本比，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)是重要的；電子產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)賦予的。測(cè)試僅僅是將電子產(chǎn)品固有的EMC性能用某種定量的方法表征出來(lái)。對(duì)于EMC設(shè)計(jì)來(lái)講：

 

首先，應(yīng)在研發(fā)前期考慮EMC設(shè)計(jì)

 

如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期不考慮EMC問(wèn)題，僅寄希望于測(cè)試階段解決（表現(xiàn)為通過(guò)整改來(lái)解決設(shè)計(jì)成型產(chǎn)品的EMC問(wèn)題，這樣大量的人力和物力都投入在后期的測(cè)試/驗(yàn)證、整改階段）。那么，即使產(chǎn)品整改成功，大多情況下還是會(huì)由于整改涉及電路原理、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模具的變更，導(dǎo)致研發(fā)費(fèi)用大大增加，周期大大延長(zhǎng)。只有在前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮與預(yù)測(cè)EMC問(wèn)題，把EMC變成一種可控的設(shè)計(jì)技術(shù)，并行和同步于產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的過(guò)程，才能一次性地把產(chǎn)品設(shè)計(jì)好。

 

其次，應(yīng)該系統(tǒng)化的進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)

 

通過(guò)設(shè)計(jì)提高電子產(chǎn)品的EMC性能，絕對(duì)不是企業(yè)內(nèi)EMC專(zhuān)家一個(gè)人所賦予的，因?yàn)镋MC絕對(duì)不可能脫離產(chǎn)品硬件、結(jié)構(gòu)等實(shí)物而存在。因此，要使設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品一次取得良好的EMC性能，就需要提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的EMC經(jīng)驗(yàn)與意識(shí)問(wèn)題。如硬件工程師，除了原先必須掌握的電路設(shè)計(jì)知識(shí)外，還應(yīng)該掌握EMI和EMS抗干擾設(shè)計(jì)的基本知識(shí)；PCB設(shè)計(jì)工程師需要掌握相應(yīng)的器件布局、層疊設(shè)計(jì)、高速布線(xiàn)方面的EMC設(shè)計(jì)知識(shí)；結(jié)構(gòu)工程師也需要了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屏蔽等方面的設(shè)計(jì)知識(shí)。因?yàn)檫@些共同參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程師，要去實(shí)現(xiàn)FMC專(zhuān)家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中所提出的意見(jiàn)，就要理解、領(lǐng)會(huì)EMC專(zhuān)家所提出的建議的奧秘，并與各自領(lǐng)域的設(shè)計(jì)特點(diǎn)相結(jié)合，將所有EMC問(wèn)題的萌芽消滅在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。只有所有參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)人員共同提高EMC素質(zhì)，才能設(shè)計(jì)出具有高性能EMC的電子產(chǎn)品。

 

一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不考慮EMC問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗，以致不能通過(guò)相關(guān)法規(guī)的認(rèn)證。下圖概述了EMC、EMI、ESD評(píng)審的要點(diǎn)。

 

 

EMC、EMI、ESD評(píng)審的要點(diǎn)

 

隨著電氣電子技術(shù)的發(fā)展，家用電器產(chǎn)品日益普及和電子化，廣播電視、郵電通訊和計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)達(dá)，電磁環(huán)境日益復(fù)雜和惡化，使我們逐漸關(guān)注設(shè)備的工作環(huán)境，日益關(guān)注電磁環(huán)境對(duì)電子設(shè)備的影響，電氣電子產(chǎn)品的電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)的問(wèn)題越來(lái)越受到工程師和生產(chǎn)企業(yè)的重視。在ESD防護(hù)中，大體可以分為兩大類(lèi)。

 

傳導(dǎo)性ESD防護(hù)

 

對(duì)靜電電流在電路中防護(hù)主要使用一些保護(hù)器件，在敏感器件前端構(gòu)成保護(hù)電路，引導(dǎo)或耗散電流。此類(lèi)保護(hù)器件有：陶瓷電容，壓敏電阻，TVS管等。

 

輻射性ESD防護(hù)

 

對(duì)于靜電產(chǎn)生的場(chǎng)對(duì)敏感電路產(chǎn)生影響，防護(hù)方法主要是盡量減少場(chǎng)的產(chǎn)生和能量，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改善增加防護(hù)能力，對(duì)敏感線(xiàn)路實(shí)施保護(hù)。對(duì)場(chǎng)的保護(hù)通常比較困難，在改良實(shí)踐中探索出了一種叫做等位體的方法。通過(guò)有效地架接，殼體形成電位相同體，抑制放電。事實(shí)證明此種方式有效易于實(shí)施。

 

防護(hù)靜電的一般方法有許多，包括減少靜電的積累；使產(chǎn)品絕緣，防止靜電發(fā)生；對(duì)敏感線(xiàn)路提供支路分流靜電電流；對(duì)放電區(qū)域的電路進(jìn)行屏蔽；減少環(huán)路面積以保護(hù)電路免受靜電放電產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。有針對(duì)直接放電的，也有針對(duì)關(guān)聯(lián)場(chǎng)的耦合。