電磁兼容性問題一般都包含兩個因素,騷擾發射源和對這個騷擾敏感的受害者。如果騷擾源和受害者在同一設備單元內,稱“系統內”電磁兼容性問題;如果是兩個不同的設備,則稱為“系統間”問題。大部分電磁兼容標準都是針對系統間電磁兼容的。同一設備在一種情況下是干擾源,而在另一種情況下或許是受害者。
干擾源和受害者在一起時,就有從一方到另一方的潛在干擾路徑。遵守已出版的發射和敏感度標準并不能保證解決系統的電磁兼容性問題。標準的編寫是從保護特殊服務的觀點出發的,并要求干擾源和受害者之間有最小的隔離。
許多電子硬件包含著具有天線能力的元件,這些元件可以以電場、磁場或電磁場方式傳輸能量并耦合到線路中。在實際中,系統內部耦合和設備間的外部耦合,可以通過屏蔽、電纜布局以及距離控制得到改善。地線面或屏蔽面既可以因反射而增大干擾信號,也可以因吸收而衰減干擾信號。電纜之間的耦合既可以是電容性的,也可以是電感性的,這取決于其走向、長度和相互距離。絕緣材料也可以因吸收而減小場強。
公共阻抗耦合
公共阻抗耦合是由于干擾源與受害者共用一個線路阻抗而產生的。最明顯的公共阻抗是阻抗實際存在的場合,公共阻抗也可以是由兩個電流回路之間的互感耦合,或者由于兩個電壓節點之間的電容耦合產生的。理論上,每個節點和每個回路通過空間都能耦合到另一節點和回路。實際上耦合程度隨距離增大而急劇下降。
1、導電連接
當騷擾源與受害者共用一個地時,公共阻抗僅僅是由一段導線或印制板走線產生的。因為導線的阻抗呈感性,因此輸出中的高頻或高di/dt分量將更容易耦合。當輸出和輸人在同一系統時,公共阻抗構成反饋通路,這可能導致振蕩。
分別連接兩個電路,在兩個電路之間沒有公共通路,也就沒有公共阻抗。這個方法的代價是多用一根導線。這個方法可用于任何包含公共阻抗的電路,例如電源匯流條連接。大地是公認的最常見的公用阻抗因素。
2、磁場感應
導體中流動的交流電流會產生磁場,這個磁場將與相臨的導體耦合,在其上感應出電壓。通常靠近的短導線之間的互感在0.1 ~ 0.3(H)之間。磁場耦合的等效電路相當于電壓源串接在受害者的電路中。值得注意是兩個電路之間有無直接連接對耦合沒有影響,無論兩個電路對地是隔離還是連接的,感應電壓都是相同的。
3、電場感應
導體上的交流電壓產生電場,這個電場與臨近的導體耦合,并在其上感應出電壓,兩個電路都必須連接參考地,這樣耦合路徑才能完整。但是如果有一個電路未接地,并不意味著沒有耦合通路。未接地的電路與地之間存在雜散電容,這個電容與直接耦合電容串聯。另外,即使沒有任何地線,低電壓端之間也存在寄生電容。
4、負載電阻的影響
需要注意的是,磁場和電場耦合的等效電路之間的差異決定了電路負載電阻的變化引起的結果是不同的。電場耦合隨RL增加而增大,而磁場耦合隨RL增加而減小。這個性質可以用于診斷:比如你在觀察耦合電壓時,改變RL,你能夠推斷哪一種耦合模式起主導作用。同樣道理,磁場耦合對低阻抗電路的影響更大,而電場耦合對高阻抗電路影響更大。
5、空間間隔
互電容和互感都受干擾源和受害導體之間的物理距離的影響。自由空間中兩平行導線之間的距離對其互電容的影響,以及對地平面上兩導體的互感的影響。