顺利通过EMC试验（三）文字版

预习思考题：

你遇到过什么电磁兼容性问题，骚扰源、敏感源、耦合路径各是什么？

造成一个电磁兼容的问题，需要三个因素，通常称为电磁兼容三要素，因为只要消除这三个要素中的一个，电磁兼容的问题就可以解决。这三个因素分别是：骚扰源、敏感源、耦合路径。

•骚扰源：产生电磁骚扰的地方，可以是电路，设备，系统，也可以是自然现象，例如雷电、静电放电等。•敏感源：对电磁骚扰敏感的地方，可以是电路，设备，系统。•耦合路径：将骚扰源与敏感源联系起来的路径，也就是把骚扰能量传输到敏感源的路径。这些路径既可以是真实的导体，也可以是看不见的杂散参数，例如杂散电容、互感等。

通常，敏感源最容易确定，因为这是引起我们关注的起始点。大部分设计师都是从某个干扰现象开始关注电磁兼容问题的。当然，敏感源可以粗略定位到某个设备，也可细化到某个电路，甚至芯片。

其次容易确定的是骚扰源。经常听到有人说“XXX设备只要一运行，就出现XXX干扰现象”。因此，通过一定的分析，通常可以确定骚扰源。

最难分析的是耦合路径。就算骚扰源和敏感源都十分清楚了，它们之间怎样发生联系的，大部分设计师无法确定。但是，切断这种路径往往是解决电磁兼容问题的关键。

例如，前面的高铁追尾事故，骚扰源是雷电，敏感源是行车控制系统，耦合路径是什么呢？也就是，雷电产生的电磁骚扰是怎样进入信号控制电路的呢？不搞清楚这个机理，就无法解决问题。

无论是电路之间的干扰，还是设备之间的干扰，都是电磁骚扰能量从骚扰源耦合进敏感源的过程。

骚扰能量的传输有两个途径，一个是沿着导体以电流形式传输，另一个是以空间电磁感应的方式传输。

图中展示了骚扰源和敏感源之间的四种耦合路径：

电源线耦合：连接两个电路（设备）的最主要导体就是电源线，当一个电路（或设备）是骚扰源，另一个电路（或设备）是敏感源时，电源线常常是导致电磁干扰问题的主要因素。这就是，为什么在电磁兼容试验中，都会有电源线发射和电源线敏感性（抗扰性）试验。前者，检查设备发射骚扰的情况，后者检查设备对骚扰的敏感情况。

地线耦合：地线导致的电磁干扰问题是设计师感到最困惑的问题之一。实际上，理解地线耦合的原理并不难，抓住两个关键点，一个是，地线就是电源或者信号电流的返回路径，因此，骚扰源的地线电流导致地线上有电压。第二个关键是，我们把地线作为整个系统的电位参考点，敏感电路不允许地线电位有微小的变化。因此，第一点与第二点发生了矛盾，这就导致了电磁干扰问题。

近场耦合：骚扰源与敏感源之间除了可以通过电源线和地线这些导体发生能量耦合以外，还可以通过空间发生耦合。这是因为骚扰源电路与敏感源电路之间存在杂散电容，杂散电感。这些杂散参数主要存在于近场，所谓近场，就是骚扰源与敏感源之间的距离小于1/6波长的范围。

天线耦合：当骚扰源与敏感源之间的距离大于1/6波长时，叫做远场，这时电磁波是传播能量的方式。辐射和接收电磁波能量的导体就是天线。

电源线耦合是最重要的一种耦合机理。因为系统中，很多设备共用一个电源的情况是最普遍的现象。

电源线耦合的过程可以分为三个过程。

第一个过程：骚扰源产生骚扰电流，注意，这里我们说骚扰电流，而不是骚扰电压。所谓骚扰电流，就是变化很快的电流。

第二个过程：骚扰电流在电源线的阻抗上，形成了骚扰电压，这符合欧姆定律。电源阻抗越高，产生的骚扰电压越高。这个骚扰电压与原来的纯净电源叠加在一起，形成了一个被污染的电源。

第三个过程：敏感设备使用了包含骚扰电压的电源，也就是被污染的电源，就出现了故障现象。

大家注意到，这里电源阻抗才是导致骚扰源与敏感源耦合的本质，如果阻抗为0，则耦合也是0.。

地线耦合的原理与此类似。因为，在电磁兼容分析中，地线就是电源线的一部分，只不过是电流的返回路径。