电磁兼容与EMI对策元件

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1 概况
　　二十世纪，人类在科学技术方面取得了非常巨大的成就，将人类带入一个高度现代文明的信息化社会。不幸的是天下事物永远一分为二，在取得巨大成就的同时，人类赖以生存的环境遭到了不可估量的破坏和污染。与江河湖海和大气层的严重污染相比，看不见摸不着的无形污染——电磁污染更令人烦恼。几十年来，当人们饱尝苦果之后，开始清醒地认识到了保护环境治理污染的深远意义，对各类污染进行治理。在这种热态下，一门治理电磁污染的新兴学科发展了起来，这就是电磁兼容（EMC）.
根据严格的定义，电磁兼容就是“设备或系统其在电磁环境中正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”，也就是说，一个电子、电工产品在通电工作时，既不通过传导、辐射、耦合等方式向外部发出超过标准规定的电磁干扰；同时又能够承受一不定程度的来自外部或系统自身的电磁干扰而正常工作。近年来，人们对电磁污染对人类健康造成的威胁进行了大量研究，认为某些癌症、行业怪异、记忆力衰退等与超过允许剂量的电磁骚扰有关。因此，电磁骚扰对生态的影响也属于EMC的范畴。
世界各国特别是发达国家，对EMC十分重视，大力发展EMC技术，制定相关的检测认证标准。如美国FCC标准、欧盟的89/336/EEC法规、日本的电波取缔法等。欧盟规定自1996年起，凡是未通过EMC认证和检测的任何电子、电工产品均不能在欧盟市场上流通。美国联邦通讯委员会FCC也明文规定，任何人不得出售、出租未经EMC检测认证的电子、电工产品，否则企业法人将被监禁并不得赎出。日本、韩国、新加坡、南非、加拿大等许多国家均有自己的EMC法规。国际电工委员会（IEC）下属的专门委员会制定了一系列的有关EMC的技术标准文件。
我国于1979年就开始研究和制定EMC标准和检测方法，至今已公布几十个电子、电工产品EMC标准。但是由于种种原因，特别是生产厂家对EMC认识不足，没有给予足够的重视，加之国家没有真正强制性执行这些标准，以致我国目前EMC状况十分令人担扰。据《中国电子报》报道（2000年6月22日、7月18日、8月10日）：国家质量技术监督局对家庭影院环绕声功率放大器进行抽检，在被抽检的23家产品中有10种不合格，其中8种不合格产品是EMC问题；中国赛宝实验室受广东省技术监督局委托对20种品牌的微型计算机进行抽检，其中有12种EMC不合格，合格率仅为40％；北京技术监督局对计算机开关电源进行了抽检，在32个品牌的42种产品中，有21种产品EMC不合格。由此可见，我国目前电子、电工产品的电磁兼容问题是多么严重！这种现状已经引起国家有关部门的高度重视，特别是加入WTO后与世界经济全面接轨的压力，为了国民经济持续发展、让我国的电子、电工产品走向世界并防止不符合EMC标准的产品流入我国，国家已经投入大量人力物力解决这些问题。在已经制定的EMC标准基础上尽快依据IEC61000等IEC系列标准补充完善我国的EMC标准及检测方法，并制定相应的实施法规。现已公布了首批必须执行EMC检测的产品清单，从今年开始实行强制性管理。国家入境检验检疫局已决定对个人计算机、显示器、打印机，开关电源、电视机、音响设备等电子产品进行强制性进口EMC检验，不合格产品不能入境。上海投入巨资建成了高水平的电磁兼容实验室。所有这些动向充分表明，在我国，一个EMC的高潮已经出现在我们的面前。
　　电磁兼容问题很难解决吗？防止电磁干扰技术是高不可攀的技术难题吗？都不是，关键是人们对EMC没有足够的重现。特别是一些电子、电工产品生产厂家，缺乏EMC意识，缺乏EMC对策技术知识。同时，为了降低成本，在产品的设计制造过程中，在应该使用抗电磁干扰电子元件的地方却没有使用，以致使产品出现EMC问题。实践证明，只要在开始设计时，充分考虑到EMC问题，应该使用EMC对策元件时就要使用。那样，最终产品满足EMC标准是不成问题的。据《中国电子报》报道，海尔和摩托罗拉的手机已经率先通过了电磁兼容认证。
　　在解决电磁兼容问题、贯彻EMC标准过程中，电磁干扰对策元件（抗电磁干扰元件，简称EMC元件）扮演着重要角色，起着不可替代的作用。今后各种电子、电工产品为了满足国内外市场的要求，为了迎接WTO的挑战，就必须达到EMC标准。无疑这将为电子元件行业开拓一个广阔的发展空间。

2电磁干扰日益严重的主要原因
　　减少电磁干扰（EMI）的发生、并提高抗电磁干扰的能力是电磁兼容（EMC）的核心部分。对电子元件行业来说，了解一些电磁干扰的基本内容及其日益严重的诱因，对于开拓抗EMI元件市场是十分必要的。
　　大家知道，电磁干扰必须包含三个要素，即电磁干扰源、电磁干扰传递途径（传导、辐射、耦合）、及接受电磁干扰的响应者。这三个要素相当复杂，不同的场合有不同的表现，总起来说，根据电磁感应、趋肤效应、电磁振荡与电磁波传播等基本物理规律可知，电磁物理量随时间变化越快，越容易感生电磁干扰；频率越高越容易产生辐射；电磁场强度与距离平方成反比；一些灵敏度高的未屏蔽电路容易产生耦合等等。在此基础上，我们将电磁干扰日益严重的原因归纳为以下十一个方面。

2．1高频化
　　近年来，电子产品向高频化发展的趋势十分明显。如计算机的时钟频率已从30MHz提高到100MHz以上；移动通信从频道（900MHz）发展成双频道（900MHz、2000MHz）；电视、广播从米波发展到分米波。信号频率越高，越容易产生辐射和耦合，而且越难抑制和屏蔽，致使电磁干扰加剧。

2．2高速数字化
　　这些年数字电路发展特别迅猛，计算机、通信、音像、OA、控制、仪表等许多电子产品都采用数字电路。数字电路是常见的电磁干扰源，同时数字电路的抗电磁干扰能力较弱，在电磁干扰下有时会产生误动作，特别值得注意的是，近来数字电路向高速发展，数字逻辑电路的频率达到50MHz以上；脉冲信号的上升/下降时间不超过信号周期的5％，这样陡的快速跳变信号包含了更多的频率更高的高次谐波分量。这样，就更容易产生电磁干扰。

2．3高密度组装
　　回顾一下电子组装的历史，只有十多年时间，高密度组装的SMT电路已经遍及各个领域，密度更高的组装方式如MCM正在迅速成熟起来。这些高密度组装方式大大提高了电子元器件、IC、机电部件的堆积密度。例如，一部模拟手持机在175cm3的体积内组装了702个电子元器件和IC以及121个机电部件；一部数字手持机在120cm3的体积内组装了578个电子元器件，14块IC和16个机电部件。如此密集的组装，使电子元器件间的距离大大缩小，引脚间距和布线间距已缩小到0.2mm，大大加剧了相互间的耦合，因而增加了抗电磁干扰的难度。

 2．4低电压化
　　一些电子产品，特别是便携式电子产品，为了节省电源和缩小体积，要求IC及半导体有源器件?的工作电压降低，向低电压方向发展。显然，电压降低之后，它们对瞬变电压、浪涌电压、静电放电等电磁干扰的抵抗能力明显下降，因而对电磁环境提出了更高的要求。甚至需要对IC、CMOS、MOSFET等器件采用抗电磁干扰元件加以保护。

2．5高功率化
　　为了增大作用距离和提高性能，雷达、广播、通信等发射机、差转台、基站的发射功率与日俱增。对电磁环境的污染越来越严重。

 2．6频点密度提高、频带加宽
　　随着信息化的深入和广泛的发展，人们使用的电磁波频率点越来越密，频带越来越宽，相互之间容易出现干扰现象。例如在一、二十年前，广播、通信、电视都有自己的专用频率范围，而发展到今天，它们之间频率范围相互渗透，几乎完全重合了。又如信息产业部公布整顿后许可的寻呼频点有389个，这是前些年所没有的。由此可见，当今在空间传播的电磁波的频点之密、频谱之宽、空域之广、能量之高均是前所未有的，大大恶化了电磁环境。

2．7移动化趋势
　　现在，电子产品移动化（随身带）浪潮席卷全球。通信、电脑、音像乃至网络均已移动化，而且数量庞大。这样庞大的移动化势态，使电磁干扰源（各种移动电子产品）可以在任何时间任何地点出现，大大加剧了电磁干扰的机会，恶化了电磁环境。最明显的例子莫过于机场指挥导航系统和飞机电子控制系统受到移动通信系统（基站和手持机）的严重干扰而使机场关闭、航班停飞。又据报载，某游乐园受到游客携带的电子产品的干扰致使控制系统失灵而发生事故，使十人伤亡。可见移动化加剧了电磁干扰的危害。

2．8电子、电工产品数量猛增
　　随着改革开放，人们的精神物质生活水平大幅度提高，电子、电工产品的数量急剧上升。一个普通家庭，从过去简单的照明、收音机、电视机、洗衣机发展到今天的电话、传真、电脑、微波炉、电饭煲、空调、家庭影院乃至家庭OA等等，这是史无前例的变化。这样多的电子、电工设备摆放在家中，无疑对EMC提出了更高的要求。强制执行EMC标准势在必行。

2．9电工产品、机电产品向多功能化、数字化、智能化发展
　　过去，电工机电产品属于强电范围，与弱电关系不多，而现代化的电工机电产品都大量地使用了先进的电子技术，甚至可以说没有芯片的产品就没有市场，这也是增加电磁兼容紧迫性的原因之一。
 
2．10 3C产品一体化及普及化
　　网络化与数字化的融合，使计算机、通信、及消费类电子产品（称之3C产品）一体化，这是当前的发展主流、大势所趋。例如TCL即将推出纯平高清晰度网络电视；创维也要推出电脑、电视、网络三合一产品，这种一体化的趋势对产品提出了更高的电磁兼容要求。

2．11电子战
　　在现代战争中，电子战的作用越来越大。干扰与抗干扰，隐身与反隐身几乎成为现代战争胜负的关键因素之一。机载、船载、车载的电子装备越来越多，越来越紧凑。这些电子设备之间的相互干扰也更加严重，所以电磁兼容、干扰与抗干扰均是当代国防的重大课题。
3EMI对策电子元件
　　在EMI对策中，电子元件占有不可替代的位置。近年来，出现了许多用于EMI对策的电子元件，在电子线路中，适当地选用EMI对策电子元件，可以显著地抑制电磁干扰。