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电磁兼容性或电磁兼容(英语:electromagnetic compatibility,缩写为 emc)是在电学中研究意外电磁能量的产生、传播和接收,以及这种能量所引起的有害影响。电磁兼容的目标是在相同环境下,涉及电磁现象的不同设备都能够正常运转,而且不对此环境中的任何设备产生难以忍受的电磁干扰之能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility,即EMS)。
EMC电磁兼容性的发展历程
1833年,法拉弟发现电磁感应定律,指出变化的磁场在导线中产生感应电动势。
1864年,麦克斯韦引入位移电流的概念指出变化的电场将激发磁场,并由此预言电磁波的存在,这种电磁场的相互激发并在空间传播。正是电磁干扰存在的理论基础。
1881年,英国著名科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章可算是最重要的早期文献。但这类干扰现象在当时并未引起干扰者和被干扰者的重视。
1887年,随着电气运输的出现,在一根通信线与不对称的强电线之间有较长的平行运行,干扰问题日益严重。在1887年,柏林电气协会成立“全部干扰问题委员会”成员有赫姆霍尔兹和西门子等。
1888年,赫兹用实验证明了电磁波的存在。同时该实验也证明各种打火系统向空间发出电磁干扰。从此开始了对干扰的实验研究。
1887年,英国邮电部门研究了通信干扰问题;美国“电世界”杂志登载电磁感应方面文章。
过去在军事领域之外,对于电磁兼容性的研究并不严谨,而且大多数设备制造商并不关心电磁兼容性问题。
随着使用更低信号电压的现代数字设备的时钟频率迅速增高,电磁兼容性问题变得越来越重要。许多国家意识到这个凸显的问题,并对相关设备制造商颁布了政令,要求只有满足基本条件的设备才能够销售。
EMC电磁兼容性三要素与三大规律
EMC电磁兼容性三要素与三大规律
产生EMC问题主要通过两个途径:
一个是空间电磁波干扰的形式;另一个是通过传导的形式,换句话说,产生EMC问题的三个要素是:电磁干扰源、耦合途径、敏感设备。
EMC三大规律:
规律一、EMC费效比关系规律:EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。
规律二、高频电流环路面积S越大,EMI辐射越严重。
规律三、环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严重,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。
随着国家对电磁兼容性的要求越来越严格,特别是随着新能源汽车行业的发展,EMC相关行业老wu还是非常看好的,EMC还是属于技术成熟度模型的上升期。
老wu这里分享几本不多的电磁兼容相关图书给大家
EMC设计方面的书籍资料:
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《电磁兼容工程》,清华大学出版社出版,英文书名:Electromagnetic Compatibility Engineering 作者:Henry W.Ott著,邹澎 等译。《电磁兼容工程》对理论分析和应用技术讲得很具体,实用性很强。例如关于电缆与机箱的屏蔽及屏蔽层的端接方法,无源器件和有源器件的噪声分析,对差模辐射、共模辐射及抑制措施的分析,去耦效果的定量研究,触点保护技术,静电防护技术,对PCB板走线上信号的返回电流路径的分析及PCB板上槽和缝隙的处理方法,PCB板上的数字电流分析及模拟地和数字地的处理方法,多层PCB板上的电磁兼容技术,EMC预测量,部分电感的计算及接地面电感的测量等。
虽然近几年国内已经出现了很多电磁兼容教材和专著,但是对于经常要面对产品的电磁兼容认证问题,要处理许多实际电磁兼容问题的系统设计工程师和电路设计工程师来说,本书仍不失为一本不可多得的参考资料。本书也可以作为电子类、电工类、通信、检测技术、仪器仪表等专业研究生、本科高年级学生的教材及相关行业的培训教材。
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《电磁兼容导论》,人民邮电出版出版,英文书名:Introduction to Electromagnetic Compatibility作者:Clayton R.Paul著,闻映红 等译。《电磁兼容导论》全面系统地讲述电磁兼容(EMC)的基本原理及其应用,包括EMC概论、电子系统的EMC要求、电磁场理论、传输线、天线、元件的非理想性能 、信号谱、辐射发射和敏感度、传导发射和传导敏感度、串扰、屏蔽、静 电放电、EMC的系统设计等内容。
本书讲述深入浅出,配合典型例证,实用性强。本书可作为高等院校 相关专业电磁兼容课程教材,也可供EMC设计开发人员参考。
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《Grounds for Grounding A Circuit to System Handbook》, 接地设计和安装方法对任何电气或电子系统的安全和性能都至关重要。融合理论和实践,这是第一本提供从电路到系统接地的菊花宝典。
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《辐射发射控制设计技术》,科学出版社出版,英文书名:CONTROLLING RADIATED EMISSIONS BY DESIGN,作者:[美] Michel Mardiguian 著,陈爱新 译。本书是一部关于电磁兼容(辐射发射控制)设计的经典著作。全书共分13章,主要内容包括:辐射干扰概论、简单电路的电场和磁场、非正弦波源的辐射声、设计低辐射产品的基本策略、芯片和集成电路级辐射发射控制、印制电路板设计、母板和背板的发射控制、控制开关电源的辐射场、通过内部布线和封装减小辐射电磁干扰、机箱屏蔽、控制外部线缆的辐射、主要辐射发射规范和测试方法、辐射电磁干扰问题排故。
本书的重点不在基础论上,而是侧重于实际应用。近200幅图表以及大量的工程实例便于读者更加形像地理解本书所讲述的知识,并针对在工程设计中所遇到的问题给出了正确有效的解决方案。
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《高速数字设计》,电子工业出版社出版,约翰逊(Howard Johnson) 格雷厄姆(Martin Graham)著,沈立 等译,在高速数字电路信号完整性丛书中相当niubility的一本,及俗称的信号完整性黑魔书,作为比较早出来的信号完整性参考书,对国内的信号完整性研究发展起到了巨大而深远的影响,可以说,凡是信号完整性领域的大神,都拜读过这本书。
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《EMI Troubleshooting Cookbook for Product Designers》,此书针对电子产品无法通过EMI/EMC测试提供了一站式的解决方案,它为工程师或技术人员构建简单,易于实施且价格低廉的故障排除工具或辅助工具提供了“配方” ,此书通俗易懂,只需要极少的电磁理论和数学知识。
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《实用电子元器件与电路基础》,电子工业出版社出版,外文书名: Practical Electronics for Inventors,作者:保罗·施瓦茨 (Paul Scherz) (作者), 西蒙·莫克 (Simon Monk) (作者), 夏建生 (译者), 王仲奕 (译者), 刘晓晖 (译者), 郭福田 (译者), 等 (译者)。本书从电路基本原理的介绍开始,对各种类型的电子元器件进行了详细具体的分类介绍。首先重点介绍了包括电阻,电感,电容,变压器等在内的基本电子元器件;然后分别介绍了各种半导体器件、光电器件、各种传感器、运算放大器、直流稳压和调压器件、电声器件等专用元器件;介绍了各种滤波电路的设计及实用电路、各种振荡电路及555时基电路;在数字电路中,从各种门电路、触发器开始,详细介绍了各种中规模集成数字器件,如寄存器、计数器、编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数字显示器,以及大规模集成电路的存储器、可编程逻辑器件、微处理器和模块化电子设备等;在电机及控制电路中,介绍了直流电动机、伺服电动机和步进电动机等。详细提供了各种元器件的型号、参数、接线引脚、外型、实物图片等,并给出了典型的实用电路图,清晰的手绘电路图多达750余幅;特别需要指出的是,本书结合图解方法,详细地介绍了制作实用电子电路的过程、方法、步骤和注意事项,以及常用仪器仪表的操作使用,元器件的选择,安全操作等,细节几乎面面俱到,这也是本书的一大特点。
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《麦克斯韦方程直观》,机械工业出版社出版,英文原版书名:A Student’s Guide to Maxwell’s Equations,作者:丹尼尔·弗雷希 (Daniel Fleisch) 著, 唐璐 译。《图解直观数学译丛:麦克斯韦方程直观(翻译版)》用浅显的语言,介绍了科学中4个最有影响力的方程:高斯电场定律、高斯磁场定律、法拉第定律和安培一麦克斯韦定律。书中对每个方程都进行了详尽的讲解,包括每个符号的物理意义,各方程的积分形式和微分形式等。《图解直观数学译丛:麦克斯韦方程直观(翻译版)》还配有网站。网站提供了书中所有内容的英文原声MP3文件,可以在线播放。网站上还有书中所有习题的答案和解题步骤,以及互动形式的分步骤提示。
麦克斯韦方程组(英语:Maxwell’s equations)是一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。该方程组由四个方程组成,分别是描述电荷如何产生电场的高斯定律、表明磁单极子不存在的高斯磁定律、解释时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律,以及说明电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律。麦克斯韦方程组是因英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦而命名。麦克斯韦在19世纪60年代构想出这方程组的早期形式。
在不同的领域会使用到不同形式的麦克斯韦方程组。例如,在高能物理学与引力物理学里,通常会用到时空表述的麦克斯韦方程组版本。这种表述建立于结合时间与空间在一起的爱因斯坦时空概念,而不是三维空间与第四维时间各自独立展现的牛顿绝对时空概念。爱因斯坦的时空表述明显地符合狭义相对论与广义相对论。在量子力学里,基于电势与磁势的麦克斯韦方程组版本比较获人们青睐。
自从20世纪中期以来,物理学者已明白麦克斯韦方程组不是精确规律,精确的描述需要借助更能显示背后物理基础的量子电动力学理论,而麦克斯韦方程组只是它的一种经典场论近似。尽管如此,对于大多数日常生活中涉及的案例,通过麦克斯韦方程组计算获得的解答跟精确解答的分歧甚为微小。而对于非经典光、双光子散射、量子光学与许多其它与光子或虚光子相关的现象,麦克斯韦方程组不能给出接近实际情况的解答。
从麦克斯韦方程组,可以推论出光波是电磁波。麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程是经典电磁学的基础方程。得益于这一组基础方程以及相关理论,许多现代的电力科技与电子科技得以被发明并快速发展。
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《产品设计中的EMC技术》,电子工业出版社出版出版,外文书名:EMC for Product Designers Fifth Edition,作者:威廉姆斯 著。随着经济与电子技术的发展,电磁兼容(EMC)越来越受到电子、电气设备设计人员的关注。本书内容覆盖了EMC指令下的应用、标准和测试方法,以及为了满足符合性要求而采用的设计原理和技巧,几乎包括了所有满足EMC指令的必要信息。更重要的是,它指导读者如何将EMC设计规则应用到产品中去。
本书可以作为电子产品设计部门在EMC方面的必备参考书,也可以作为电子和电气工程师进行EMC培训和学习的教材或参考资料。此外,本书也可供EMC测试工程师、工程管理人员以及电子类专业的高年级学生参考学习。
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《印刷电路板设计-在真实设计里的EMI控制》,英文书名:PCB Design for Real-world EMI Control, 作者:Bruce Archambeault,老wu觉得灰常棒的一本EMI设计教程,没有令人头大的数学公式推导,给出的都是简化了的公式,书内容讲的都是日常电子产品设计中真实的EMI设计问题和指导。
印刷电路板设计-在真实设计里的EMI控制这本书内容阐述许多EMI的一些基本概念,对于EMI工程师是很好的教科书,同时对于电子产品硬件、layout、结构工程师也是不错的参考教程。毕竟,好的EMI产品设计是要个个部分配合的。阅读本书你可以知道要如何做好EMI设计,更重要的是知道其原理,知其然更知其所以然。
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《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》,电子工业出版社出版,作者:郑军奇。《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》以EMC案例分析为主线,通过案例描述、分析来介绍产品设计中的EMC技术,向读者介绍产品设计过程中有关EMC的实用设计技术与诊断技术,减少设计人员在产品的设计与EMC问题诊断中的误区。书中所描述的EMC案例涉及结构、屏蔽与接地、滤波与抑制、电缆、布线、连接器与接口电路、旁路、去耦与储能、PCBLayout,以及器件、软件与频率抖动技术等各个方面。
《NEC应用笔记 改善EMC的pcb设计》
《摩托罗拉电路板级的电磁兼容设计》
《如何设计符合EMI 要求的PCB》
《Getting EMC Design Right First Time》
《高速数字电路设计 及 EMC 设计》
《PCB的EMC设计指南-华为》
PCB EMC设计案例视频分享
如何下载 《PCB电磁兼容设计技术资料大放送-第一季》资料
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