專題文章 : Electro Magnetic Compatibility
電磁兼容性 EMC（Electro Magnetic Compatibility），是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行並不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。
1定義
- 電磁兼容性EMC是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受電磁騷擾的能力。傳感器電磁兼容性是指傳感器在電磁環境中的適應性，保持其固有性能、完成規定功能的能力。它包含兩個方面要求：一方面要求傳感器在正常運行過程中對所在環境產生電磁干擾不能超過一定限值;另一方面要求傳感器對所在環境中存在電磁干擾具有一定程度抗擾度。
- 電磁兼容(ElectromagneticCompatibility)簡寫為Emc,並非指電與磁之間的兼容，電與磁是不可分割，相互共存的一種物理現象、物理環境。國際電工委員會(IEC)對EMC的定義是:指在不損害信號所含信息的條件下，信號和乾擾能夠共存。研究電磁兼容的目的是為了保證電器組件或裝置在電磁環境中能夠具有正常工作的能力，以及研究電磁波對社會生產活動和人體健康造成危害的機理和預防措施。
- EMC是一個開放源代碼的用於機床或機器人等運動控制系統的計算機控制軟件。它能同時驅動9軸電機。其運動控制特性包括：刀具半徑和長度補償、軸同步運動、自適應進給速度、恆速度控制等。EMC2在原有EMC軟件的基礎上加入了許多新的特性和功能，其中包括了HAL和軟件PLC模塊ClassicLadder。ClassicLadder是一個基於LGPL協議的梯形圖解釋器。它隨著EMC2一起發布，可以與EMC2的HAL一起工作。本文中的控制系統利用EMC2的HAL為軟PLC中的應用程序提供底層硬件操作支持，提高了應用程序的平台無關性與可移植性。
2歷史
各種運行的電力設備之間以電磁傳導、電磁感應和電磁輻射三種方式彼此關聯並相互影響，在一定的條件下會對運行的設備和人員造成乾擾、影響和危害。
20世紀80年代興起的電磁兼容EMC學科以研究和解決這一問題為宗旨，主要是研究和解決干擾的產生、傳播、接收、抑制機理及其相應的測量和計量技術，並在此基礎上根據技術經濟最合理的原則，對產生的干擾水平、抗干擾水平和抑制措施做出明確的規定，使處於同一電磁環境的設備都是兼容的，同時又不向該環境中的任何實體引入不能允許的電磁擾動。
3模式
合同能源管理在國外簡稱EPC,在國內被廣泛地稱為EMC,EMC(Energy Management Contracting)是上世紀70年代西方發達國家開始發展起來的一種基於市場運作的全新節能機制，EMC公司的運營機制是一種節能投資服務管理，客戶見到節能效益後，EMC公司才能與客戶一起分享節能成果，實現雙贏，我國的國標也對合同能源管理給出了明確的定義。根據中華人民共和國國家標準合同能源管理技術通則，合同能源管理是以減少的能源費用來支付節能項目成本的一種市場化運作的節能機制。
4硬件架構
控制器硬件結構框圖
系統硬件框圖如圖1所示。其中ADS8361為12位模/數轉換器，用於採集張力值等模擬量；AD5624為數/模轉換器，用於控制直流電機轉速及氣壓閥壓力值；FPGA控制所有外圍芯片，並產生電機脈衝方向信號，同時對電機編碼器信號進行計數；CPLD控制I/O輸入/輸出點，並與FPGA交換信息。利用EMC2中HAL的實現原理，可編寫組件將硬件系統所有設備抽象成引腳和函數的形式，供軟PLC在需要時加載。
5電磁兼容設計
要使產品具有良好的電磁兼容性，需要專門考慮與電磁兼容相關的設計內容。電磁兼容設計一般包含以下幾個方面的內容。
地線設計
許多電磁干擾問題是由地線產生的，因為地線電位是整個電路工作的基準電位，如果地線設計不當，地線電位就不穩，就會導致電路故障。地線設計的目的是要保證地線電位盡量穩定，從而消除乾擾現象。
線路板設計
無論設備產生電磁干擾發射還是受到外界干擾的影響，或者電路之間產生相互干擾，線路板都是問題的核心，因此設計好線路闆對於保證設備的電磁兼容性具有重要的意義。線路板設計的目的就是減小線路板上的電路產生的電磁輻射和對外界干擾的敏感性，減小線路板上電路之間的相互影響。
濾波設計
對於任何設備而言，濾波都是解決電磁干擾的關鍵技術之一。因為設備中的導線是效率很高的接收和輻射天線，因此，設備產生的大部分輻射發射都是通過各種導線實現的，而外界干擾往往也是首先被導線接收到，然後串入設備的。濾波的目的就是消除導線上的這些干擾信號，防止電路中的干擾信號傳到導線上，借助導線輻射，也防止導線接收到的干擾信號傳入電路。
屏蔽與搭接設計
對於大部分設備而言，屏蔽都是必要的。特別是隨著電路工作的頻率日益提高，單純依靠線路板設計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。機箱的屏蔽設計與傳統的結構設計有許多不同之處，一般如果在結構設計時沒有考慮電磁屏蔽的要求，很難將屏蔽效果加到機箱上。所以，對於現代電子產品設計，必須從開始就考慮屏蔽的問題。
電磁發射（EMI）的檢驗項目有：
①. 傳導（CE）（150kHz～108MHz）;
②. 斷續干擾電壓（喀嚦聲）（150kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz）;
③. 干擾功率（30MHz～300MHz）
④．諧波電流（2～40次諧波）
⑤．輻射發射(RE)（100k～2.7G)
電磁抗擾度（EMS）的檢驗項目有：
①. 靜電放電抗擾度;
②. 輻射電磁場（80MHz～1000 MHz）抗擾度;
③. 電快速瞬變/脈衝群抗擾度;
④. 浪湧（雷擊）抗擾度;
⑤. 注入電流（150kHz～230MHz）抗擾度;
⑥. 電壓暫降和短時中斷抗擾度
6解決方案
板級EMC [4]
·板級EMC設計
·原理圖、PCB級EMC審查
·EMC 設計規則制定
器件選型
·基於EMC的器件選型
·針對器件進行EMC分析
器件選型[4]
·線纜和結構件的選型
系統級EMC
·系統級全面EMC設計
·系統級EMC設計全流程解決方案
EMC綜合測試[4]
·EMC綜合測試
·針對RE、CE、ESD等項目的EMC整改[4]
7認證
[5]1. 電磁兼容認證申請書格式請參閱中國電磁兼容認證中心：申請材料>>；
2. 申請認證企業的《企業法人營業執照》或登記註冊證明復印件；
3. 產品質量穩定並具備批量生產能力的證明材料；
4. 申請企業的質量手冊；
5. 申請認證產品的生產過程概況一式兩份；
6. 產品說明書；
7. 產品結構說明一式兩份；
8. 產品電原理圖及印刷電路板圖；
9. 產品電磁兼容關鍵件一覽表一式兩份（加蓋公章）；
10. 需要時所要求提供的其它有關資料
EMC認證的抽樣及判定規則
1、在30～50台抽樣母體中隨機抽取4台樣品，其中3台樣品用於檢驗，1台樣品用於企業留存備查；母體數大於50台的情況，可隨機確定50台樣品作為抽樣母體。
2、企業從用於檢驗的3台樣品中任意抽取1台樣品送指定的EMC試驗室進行檢驗，檢驗結果按比認證執行標準規定的限值加嚴2dB進行判定。
3、若單台樣品的測量結果滿足比認證執行標準規定的限值嚴2dB的要求，則判定樣品檢驗合格。
4、若單台樣品的測量結果不滿足認證執行標準所規定限值的要求，則判定樣品檢驗不合格。
5、若單台樣品的測量結果滿足認證執行標準所規定限值的要求，但不滿足比認證執行標準規定的限值嚴2dB的要求，企業應將抽取的另2台樣品送檢測機構進行檢驗，若送檢的2台樣品的結果均滿足認證執行標準所規定限值的要求，則判定樣品檢驗合格，否則判定樣品檢驗不合格。
相關法律法規
The Law on EMC
Classic Portrayal of Justice From 1January 1996 most electrical and electronic products, including all types ofhigh frequency, DC & servo drives and similar control equipment, made andsold in the EC, including imports, have to be:
● So constructed that theydo not cause excessive electromagnetic interference and are not unduly affectedby electromagnetic interference.
● Carry the CE (Communauté Européene) quality assured mark.
In some cases a technical constructionfile must be drawn up and kept available, generally by the manufacturer, or theimporter from a non-Community country.
Failure to comply with these requirements:
●Will mean that thoseelectrical or electronic products may be prohibited from being placed on theCommunity market (18 European Countries), and will be withdrawn if previouslyplaced on the market1
●Could result in penaltiescomprising imprisonment for a term not exceeding 3 months or a fine notexceeding £5,000 or both
EMC認證三個重要規律
1) 規律一、EMC費效比關係規律： EMC問題越早考慮、越早解決，費用越小、效果越好。
在新產品研發階段就進行EMC設計，比等到產品EMC測試不合格才進行改進，費用可以大大節省，效率可以大大提高;反之，效率就會大大降低，費用就會大大增加。
2) 規律二、高頻電流環路面積S越大, EMI輻射越嚴重。
高頻信號電流流經電感最小路徑。當頻率較高時，一般走線電抗大於電阻，連線對高頻信號就是電感，串聯電感引起輻射。
3)規律三、環路電流頻率f越高，引起的EMI輻射越嚴重，電磁輻射場強隨電流頻率f的平方成正比增大。
減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二，就是想方設法減小騷擾源高頻電流頻率f，即減小騷擾電磁波的頻率。
EMC技術的國家標準
電磁兼容技術的國家標準，又稱為（電磁兼容國標、EMC國標）
基礎類標準
GB/T 4365--1995 電磁兼容術語
GB/T 6113--1995 無線電干擾和抗擾度測量設備規範
GB 3907--83* 工業無線電干擾基本測量方法
GB 4859--84* 電氣設備的抗干抗擾度性基本測量方法
GB/T 15658--1995 城市無線電噪聲測量方法
通用類標準
GB 8702--88 電磁輻射防護規定
GB/T 13926．1--92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性總論
GB/T 13926．2--92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性靜電放電要求
GB/T 13926．3--92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性輻射電磁場要求
GB/T 13926．4--92工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性電快速瞬變脈衝群要求
GB/T 14431--93 無線電業務要求的信號/干擾保護比和最小可用場強
產品類
GB 4343--1995 家用和類似用途電動、電熱器具，電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值
GB 4824--1996工業、科學和醫療（ISM）射頻設備電磁騷擾特性的測量方法和限值
GB 6833．1--86* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範總則
GB 6833．2--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範磁場敏感度試驗
GB 6833．3--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范靜電放電敏感度試驗
GB 6833．4--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範電源瞬態敏感度試驗
GB 6833．5--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範輻射敏感度試驗
GB 6833．6--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範傳導敏感度試驗
GB 6833．7--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範非工作狀態磁場干擾試驗
GB 6833．8--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範工作狀態磁場干擾試驗
GB 6833．9--87* 電子測量儀器電磁兼容性試驗規範傳導干擾試驗
GB 6833．10--87* 電於測量儀器電磁兼容性試驗規範輻射干擾試驗
GB 7343--87* 10kHZ～30MHZ無源無線電干擾濾波器和抑制元件抑制特性的測量方法
GB 7349--87* 高壓架空輸電線、變電站無線電干擾測量方法
GB 9254--88 信息技術設備的無線電干擾極限值和測量方法
GB 9383--1995 聲音和電視廣播接收機及有關設備傳導抗擾度限值及測量方法
GB 13421--92 無線電發射機雜散發射功率電平的限值和測量方法
GB 13836--92* 30MH2～1GH聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件輻射干擾特性允許值和測量方法
GB 13837--1997 聲音和電視廣播接收機及有關設備無線電干擾特性限值和測量方法
GB/T 13838--92 聲音和電視廣播接收機及有關設備輻射抗擾度特性允許值和測量方法
GB 13839--92 聲音和電視廣播接收機及有關設備內部抗擾度允許值和測量方法
GB 14023--92 車輛、機動船和由火花點火發動機驅動的裝置的無線電干擾特性的測量方法及允許值
GB 15540--1995陸地移動通信設備電磁兼容技術要求和測量方法
GB 15707--1995 高壓交流架空送電無線電干擾限值
GB/T15708--1995 交流電氣化鐵道電力機車運行產生的無線電輻射干擾的測量方法
GB/T15709--1995交流電氣化鐵道接觸網無線電輻射干擾測量方法
GB 15734--1995 電子調光設備無線電騷擾特性限值及測量方法
GB 15949--1995 聲音和電視信號的電纜分配系統設備與部件抗擾度特性限值和測量方法
GB/T 16607--1996 微波爐在1GHz以上的輻射干擾測量方法
B 16787--1997 G 30MHz～1GHz聲音和電視信號的電纜分配系統輻射測量方法和限值
GB 16788--1997 30MHz～1GHz聲音和電視信號電纜分配系統抗擾度測量方法和限值
[5]
GB 6364--86 航空無線電導航台站電磁環境要求
GB 6830--86 電信線路遭受強電線路危險影響的容許值
GB 7432--87* 同軸電纜載波通信系統抗無線電廣播和通信干擾的指標
GB 7433--87* 對稱電纜載波通信系統抗無線電廣播和通信干擾的指標
GB 7434--87* 架空明線載波通信系統抗無線電廣播和通信干擾的指標
GB 7495…87 架空電力線路與調幅廣播收音台的防護問距
GB 13613--92 對海中遠程無線電導航台站電磁環境要求
GB 13614--92 短波無線電測向台（站）電磁環境要求
GB 13615--92地球站電磁環境保護要求
GB 13616--92 微波接力站電磁環境保護要求
GB 13617--92 短波無線電收信台（站）電磁環境要求
GB 13618--92 對空情報雷達站電磁環境防護要求
GB/T13620--92 衛星通信地球站與地面微波站之間協調區的確定和乾擾計算方法
8EMC
國際標準化組織 :
IEC 國際電工委員會
ISO 國際標準化組織
CISPR 國際無線電干擾標準化特別委員會
ITU 國際電信聯盟
CCIR 國際無線電通信諮詢委員會
IEEE 國際電氣電子工程師學會
歐洲標準化組織:
CEN 歐洲標準化委員會
CENELEC 歐洲電工技術標準化委員會
ETSI 歐洲電信標準協會
國際標準化組織:
IEC 國際電工委員會
ISO 國際標準化組織
CISPR 國際無線電干擾標準化特別委員會
ITU 國際電信聯盟
CCIR 國際無線電通信諮詢委員會
IEEE 國際電氣電子工程師學會
歐洲標準化組織:
CEN 歐洲標準化委員會
CENELEC 歐洲電工技術標準化委員會
ETSI 歐洲電信標準協會
美國標準化組織:
ANSI 美國國家標準學會
MIL 美國軍用標準
FCC 美國聯邦通信委員會
德國標準化組織:
VG 德國軍用標準
VDE 德國電氣工程師學會
DIN 德國工業標準
美國標準化組織:
ANSI 美國國家標準學會
MIL 美國軍用標準
FCC 美國聯邦通信委員會
德國標準化組織:
VG 德國軍用標準
VDE 德國電氣工程師學會
DIN 德國工業標準
通過EMC認證
伴隨著3C認證，越來越多的客戶注意到EMC的重要性，現謹以首批列入EMC認證產品目錄的家用電器產品（1. 空調器，2.冷藏箱、冷藏冷凍箱，3.冷凍箱，4. 洗衣機，5. 電飯鍋，6. 電熨斗，7. 電風扇，8. 電吹風）為例，介紹一些相關知識，幫助通過EMC認證。
家用電器產品EMC認證採用的EMC標準
家用電器產品EMC認證採用的EMC標準有以下：
GB4343.2-1999《電磁兼容家用電器、電動工具以及類似器具的要求第二部分抗擾度》 該標準己於1999年3月23日發布， 2000年4月1日起實施。
GB 17625.1-1998《低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值(設備每相電流￡16A的設備)》 該標準己於1998年12月14日發布， 1999年12月1日起實施。該標準屬於鼓勵採用，如不合格將不作為認證整體判斷之依據。
家用電器產品EMC認證進行的檢驗項目
家用電器產品EMC認證進行的EMC檢驗項目包含電磁發射（EMI）和電磁抗擾度（EMS）兩個方面：
（一）、電磁發射（ EMI）的檢驗項目有：
①. 連續干擾電壓（150kHz～30MHz）;
②.干擾功率（30MHz～300MHz）
③.諧波電流（2～40次諧波）
（二）、電磁抗擾度（EMS）的檢驗項目有：
①. 靜電放電抗擾度;
②. 輻射電磁場（80MHz～1000 MHz）抗擾度;
③. 電快速瞬變/脈衝群抗擾度;
④. 浪湧（雷擊）抗擾度;
⑤. 注入電流（150kHz～230MHz）抗擾度;
⑥. 電壓暫降和短時中斷抗擾度
申請認證需提供的文件資料:
1. 電磁兼容認證申請書
2. 產品質量穩定並具備批量生產能力的證明材料；
3. 申請企業的質量手冊；
4. 申請認證產品的生產過程概況一式兩份；
5. 產品說明書；
6. 產品結構說明一式兩份；
7. 產品電原理圖及印刷電路板圖；
8. 產品電磁兼容關鍵件一覽表一式兩份（加蓋公章）；
9. 需要時所要求提供的其它有關資料。
認證產品系列劃分規則:
鑑於電磁兼容技術含量高、影響的因素多，原則上應按型號申請認證。但對派生產品與主產品相比較變化不大的，可按下列規則劃分產品系列，同一系列產品選擇一個有代表性的型號進行認證。企業申請認證時應提交同一系列產品所含的其它產品的型號、規格及與申請認證型號的差異情況。1．按產品種類劃分，種類不同的產品不能劃分在同一系列。2．按產品工作原理劃分，工作原理不同的產品不能劃分在同一系列。3．按影響產品電磁兼容性的關鍵件劃分，關鍵件、印刷電路圖、電氣結構不同的產品不能劃分在同一系列。4．同一商標、同一規格型號的產品，由不同產地生產的不能劃分在同一系列中。
家用電器產品EMC認證關鍵零部件:
列入首批目錄的家用電器產品的主要EMC關鍵零部件如下：
1.空調器：壓縮機、電腦控制板（含變頻器）、負離子發生器、電源濾波器
2. 冷藏箱、冷藏冷凍箱、冷凍箱：壓縮機、電腦控制板（含變頻器）、電源濾波器、機械溫控器
3.洗衣機：程序控制器（含定時器）、電腦控制板、電源濾波器、電機
4. 電飯鍋：溫控器、電腦控制板、電熱盤
5. 電熨斗：電熱管、溫控器
6. 電風扇：電腦控制板、電機
7. 電吹風：電機、濾波器、調速器
9相關名詞
1、EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是電磁干擾和電磁抗干擾。
2、EMI，電磁干擾度，描述電子、電氣產品在正常工作狀態下對外界的干擾；EMI又包括傳導干擾CE（conduction emission）和輻射干擾RE(radiation emission)以及諧波harmonic。
3、EMS，電磁抗干擾度，描述一電子或電氣產品是否會受其周圍環境或同一電氣環境內其它電子或電氣產品的干擾而影響其自身的正常工作。
EMS又包括靜電抗干擾ESD，傳導抗干擾CS，輻射抗干擾RS，電快速瞬變脈衝群抗擾度EFT，浪湧抗擾度Surge，電壓暫降抗擾度Voltage DIP and Interrupt，等等相關項目。
10EMC連接器
1、接口信號連接器建議選用帶屏蔽外殼的連接器，尤其是高頻信號連接器；
2、連接器的金屬外殼應與機殼保持良好的電連續性，對於能夠360度環繞的連接器， 則必須360度環繞連接，而且通常連接阻抗要小於1m歐；
3、濾波連接器對產品EMC [6]性能往往有很大的幫助，但其成本比較高，通常在採用板內濾波、電纜屏蔽等方法能解決問題的情況下，就不採用濾波連接器。濾波連接器通常用在一些特殊的情況下，如嚴格的軍標要求、惡劣工業環境的小批量應用及一些特殊情況下的運用等(比如，結構尺寸限制等)；
4、屏蔽線的屏蔽層要盡可能與接插件外殼保持360度的連接。對於做不到這一點的接口，通常有其他對應的措施來保證接口的EMC性能
Tag:
EMC
