电子设备电磁兼容性的两个含义

电子工程师 2019-11-10 2193

EMC/EMI设计

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描述

首先，我们先对“电磁兼容”这个术语的含义进行一下明确。

电子设备

电磁兼容这个术语可以应用到电子系统的各个层面。在电路层面、设备层面、系统层面都可以应用。大部分硬件工程师关注电磁兼容这个术语，还是从他们所研发的电子设备必须通过电磁兼容试验开始的。在我国，电磁兼容要求已经作为强制认证项目，因此，掌握电磁兼容的知识已经成为硬件工程师不可回避的要求。因此，本套课程主要以设备这个层面为例进行讲解。

一个电子设备具有良好的电磁兼容性，包含了两个含义。

第一，这个电子设备，或者这个电子设备构成的系统，在预定的电磁环境中能够可靠的工作。

第二：电子设备之间，或者系统之间，不会产生不良影响。

首先，我们看一个系统与环境没有达到电磁兼容状态的例子。

电子设备

右图是发生在20 11 年的高铁追尾事故。由于信号灯的错误，导致两列高铁列车发生了追尾，造成了严重的人员伤亡。关于这个事故的原因的一种解释是，雷电干扰了信号控制系统，导致系统发出了错误的信号。

如果真是由于雷电导致，这就是一种典型的电磁兼容故障现象。因为雷电是一种普遍的自然现象，任何电子系统都必须考虑在这种环境能够可靠工作。

雷电的本质就是瞬间的空气击穿放电。由于是空气击穿导电，就发出了耀眼的辉光，这就是我们看到的电闪现象。由于这种放电过程的电流很大，最大可以达到20万安培，巨大的电流产生了巨大的热量，空气加热后发生膨胀，就是我们听到的雷声。

这种现象既可以发生在两朵云快之间，也可以发生在云块与大地之间。当两朵带有不同极性电荷的云块，当他们之间的电场强度足以击穿它们之间的空气绝缘时，就发生了云块之间的雷电，老百姓有时称之为“天雷”。当则这种现象发生在云块与大地之间时，如左图所示，老百姓称之为“触地雷”。

传统上，我们对触地雷特别关注。因为这种雷电会直接对建筑物和人员造成伤害。人们发现，凸出大地的导体更容易受到雷击，于是发明了“避雷针”。作为避雷针，实际上是“引雷针”，为了防止在重要建筑物上发生雷击，人们在重要建筑物旁边安装一个更高的金属物体，吸引雷电。

实际上，雷电过程伴随着很强的电磁波辐射，这种电磁波就会影响电子线路的正常工作。传统的电子系统防雷设计，都是以保护系统在发生雷电时，不发生硬件损坏为目的的。现代防雷设计，不仅仅是硬件不会损坏，还要求数据信号不会出现错误。电磁兼容试验中的一个重要项目叫做“浪涌电压试验”，就是模拟雷电产生的电磁骚扰。GJB151中的CS116主要是模拟雷电在电缆上产生的效应。

责任编辑:zl

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