顺利通过EMC试验（十三）文字版

预习思考题

设想一根电缆中有一对信号线，当这根电缆处于一个电磁场中时，电磁场会在电缆内的这对信号线上感应出共模电压的还是差模电压？

电源线是外部电磁骚扰进入电子设备捷径，不仅电网上的骚扰能够通过电源线进入电子设备，空间的电磁骚扰也会通过电源线进入电子设备。

在对电源线进行敏感性试验时，有差模注入和共模注入两种。

差模骚扰注入方式模拟的是来自电网的骚扰电压，或者单根电源线（以金属框架作为电源回线）处于电磁场中的情况。共模骚扰注入则模拟电源线和电源回线同时暴露在电磁场中的情况。

图中列出了GJB151中规定的电源线上的敏感性试验。

这些试验有些仅以差模的方式注入到电源线中，有些项目不仅以差模的方式注入，还以共模的方式注入。

差模注入骚扰的方式采用磁场磁场耦合的方式。注入的骚扰叠加在电源电压上，如右上图所示。这是正弦波电压上叠加了骚扰电压（图中的粉色电压波形）的情况。

频率较低试验，例如CS101，采用变压器注入。

频率较高的试验项目，例如CS114、CS115、CS116等， 采用电流卡钳注入。电流卡钳的原理类似于变压器，只不过这里将电缆作为变压器的次级。

在电磁兼容试验项目中，很多项目是在设备的电缆上注入共模电压，这些试验项目的依据是什么呢？下面我们解释一下其中的道理。

外部骚扰主要有两种，一种是来自公共电源的，这叫做传导骚扰，另一种来自空间电磁波，这叫做辐射骚扰。后者更加普遍。

图中所示的是一个处于电磁场中的设备。这种骚扰电磁场的来源十分广泛，不仅仅来自大家熟悉的无线电发射天线，任何导体上有高频电流时，都会产生电磁辐射。例如，工业现场的变频器与电机之间连接电缆是最强的辐射源之一，经常对自动控制设备形成干扰。还有，静电放电本质上也是通过辐射对电路形成干扰的。

骚扰电磁波入侵设备主要通过两个路径，一个是线路板上的电路，另一个是各种外拖电缆。

在电缆上的形成的骚扰电压如图中的“1”、“2”所示。“1”是共模电压，“2”是差模电压。由于电缆中的一对信号线距离很近，因此差模电压很小，主要是共模电压。

电磁场也会在内部电路上直接感应出差模电压，如图中的3.。当时，由于PCB上的电路的回路面积很小，因此这种差模电压并不是主要的。特别是，当线路板的布线遵守了一些电磁兼容基本设计规则，并且有一个金属机箱时，这种骚扰电压几乎可以忽略。

因此，外拖电缆上的共模电压是最主要的骚扰源。正是基于这样的事实，电磁兼容试验中很多项目是在外拖电缆上施加共模电压。

直接向电缆注入骚扰的方法可以模拟空间电磁场的效应，但是试验更容易，重复性更好。 

如前所述，设备的电磁兼容性试验中， 很多项目是针对设备的外拖电缆实施的。这是基于，电磁场对电子设备的影响的主要表现是，在长电缆上产生一个感应电压。

向电缆上注入电磁骚扰能量，有两种方法，一种叫做磁场注入，之所叫磁场注入，是因为这种注入方法是利用电磁感应的原理进行能量的耦合。右上图是这种方法的原理，类似于一个变压器。左上图是注入骚扰的电流卡钳，这里有两个卡钳，一个是注入骚扰的，另一个是监测注入电流幅度的。

另一种方法叫做电场注入，之所以叫做电场注入，是因为这种方法利用电场耦合的原理把骚扰能量注入到电缆上。具体说，就是通过电容把能量耦合到电缆上，原理如右下图所示。采用的注入装置叫做电容耦合夹，如左下图所示。这个耦合夹实际上就是一个金属板，充当电容的一个极板，受试电缆夹在这个金属板附近，作为电容的另一个极板。

大部分商业标准中采用电容注入的方法，GJB151中，通过互感耦合的方式向电缆注入骚扰电压。

大家记住一个重要事项，磁场耦合相当于在电缆上串联一个电压源，电场耦合相当于在的电缆上并联一个电流源。

因此，电缆上套一个磁环，对于磁场耦合总是有效的，对于电场耦合则未必有效，甚至可能更差。