电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及其抑制措施研究.PDFVIP

电磁干扰 （EMI）和射频干扰 （RFI）及其抑制措施研究 李贵山 杨建平 黄晓峰 （兰州工业高等专科学校 兰州 730050） 摘 要 在电子系统中，强电与弱电交叉耦合的应用环境，干扰错综复杂， 严重影响系统的稳定性和可靠性。本文介绍EMI／RFI产生的原因和导入途径， 分析并提出了一些行之有效的EMI／RFI抑制方法。 关键词 EMI RFI 干扰途径 干扰抑制 1 引言 随着电子系统的日益精密、复杂及多功能化，电子干扰问题日趋严重，它可 使系统的性能发生变化、减弱，甚至导致系统完全失灵。特别是EMI／RFI（电 磁干扰／射频干扰）问题，已成为近几年电子产业的热点。为此，不少国家的专 业委员会相继制定了法规，对电子产品的电磁波不泄露、抗干扰能力提出了严格 规定，并强制执行。 美国联邦通信委员会（FCC）于1983年颁布了20780文件，对计算机类器件 的EMI进行限制；德国有关部门颁布了限制EMI的VDE规范，在放射和辐射方面 的约束比FCC规范更严格；欧洲共同体又在VDE规范中增加了RF抗扰性、静电 泄放和电源线抗扰性等指标。FCC、VDE规范将电子设备分为A（工业类设备）和 B（消费类设备）两类，具体限制如表1所示。 此外，还有一系列适用于电子EMI／RFI防护的标准文件：MIL－STD－461、MIL －STD－462、MIL－STD－463、MIL－STD－826、MIL－E－6051、MIL－I－6181、 1 MIL－I－11748、MIL－I－26600、MSFC－SPEC279等，所有这些法规性文件对电 子系统的干扰防护起到了重大的作用。本文详细讨论了电子线路及系统中EMI／ RFI的特征及其抑制措施。 2 EMI／RFI 特性分析 电子系统的干扰主要有电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）和电磁脉冲（EMP） 三种，根据其来源可分为外界和内部两种，每个电子电气设备均可看作干扰源， 这种干扰源不胜枚举。EMI是在电子设备中产生的不需要的响应；RFI则从属于 EMI；EMP是一种瞬态现象，它可由系统内部原因（电压冲击、电源中断、电感 负载转换等）或外部原因（闪电、核爆炸等）引起，能耦合到任何导线上，如电 源线和电话线等，而与这些导线相连的电子系统将受到瞬时严重干扰或使系统内 的电子电路受到永久性损坏。图1给出了常见EMI／RFI的干扰源及其频率范围。 2．1 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面，即 所谓的干扰三要素。如表2所示。 干扰信号是通过传导（电路或系统的内部连接，干扰源和接收器由导体连 接）、辐射（寄生电感和寄生电容，干扰源和接收器相距大于数个波长）和感应 （电容效应与电感效应，干扰源和接收器相距小于数个波长）到达接收器。如果 干扰信号的频率小于30 MHz，主要通过内部连接耦合；如果大于30 MHz，其耦 合途径是电缆辐射和连接器泄露；如果大于300 MHz，其耦合途径是插槽和母板 辐射。许多情况下，干扰信号是一宽带信号，其耦合方式包括上述所有情形。 2 2.3 EMI特性分析 在电子系统设计中，应从三个方面来考虑电磁干扰问题：首先是电子系统产 生和发射干扰的程度；其次是电子系统在强度为1～10 V／m、距离为3米的电 磁场中的抗扰特性；第三是电子系统内部的干扰问题。 利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要用FAT—ID概念。FAT—ID是描述 任何EMI问题固有特性的五个关键因素的缩写，这五个关键参数是频率、幅度、 时间、阻抗和距离。实际上，信号的时间响应包含了干扰频谱响应的所有信息。 在数字系统中，信号上升时间和脉冲重复率产生的频谱分量可根据下式计算： 将FAT—ID应用于电子系统时，EMI辐射便成为信号上升时间和脉冲重复率的 二次函数。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是因为，当 EMI