1.2 需要掌握的基本概念和工程实践方法

目前电子电路日益复杂，调试越来越难；市场竞争日益激烈，开发周期越来越短。电磁兼容标准强制实施，电子产品电磁兼容的重要性提高。为了通过电磁兼容的测试，为了达到电磁兼容设计目标，做产品设计开发时需要掌握基本理论、分析方法、问题解决能力等。

1.2.1 基本概念和理论

在进行EMC分析时，理论上将信号分为共模与差模信号。实际上在电路中的表现形式是差模电流与共模电流，将电路中的信号源电流进行模型简化，如图1-7所示，建立简化的差模电流和共模电流模型。

如图1-7所示，对于干扰源或者是干扰电流，在导线上传输基本上以两种方式存在。

1）共模电流：是以相同的相位，往返于L、N线（或者是信号线）与地线之间的电流。

2）差模电流：是往返于L线与N线（或信号线与回流线）之间，并且是幅度相位相反的电流。

一对导线上如果流过差模电流，则这两条线上的电流大小相等，方向相反，而一般有用信号也都是差模电流，也就是图1-7a中，差模电流一进一出的方向。在图1-7b和c中，一对导线上如果流过共模电流，则这两根导线上的电流方向相同，在这两根导线之外通常还有第三导体，这个就是“地”。用地做返回路径回流，把前者称为差模，后者称为共模。

干扰源或者是干扰电流在导线上传输时，可以看到，在一对导线上既会以差模方式出现，也会以共模方式出现，但共模电流只有转变成为差模信号才能对有用信号构成干扰。

当电子电路板本身存在内部干扰或者对电子电路板进行外加信号测试时：

第一类差模干扰电压是线与线之间的干扰电压会干扰有用信号。

第二类共模干扰电压是各条线与地之间的干扰电压，这时候它会产生很强的辐射干扰或者是传导干扰是电磁干扰发射超标的主要原因之一。

因此，共模电流和差模电流是可以同时存在于一对导线中的。

分析产生共模电流的原因，主要有以下两个方面：

1）在电路中，某些关键节点（梯形波电压）、某些器件的地电位过高，与参考地之间就存在共模电压，连接导线后就会产生共模电流。

2）外界或者是电子电路中的器件工作产生电磁场（du/dt，di/dt），在导线上产生感应电压，从而产生共模电流。

在实际的运用中，电压电流的变化通过导线传输时有差模和共模两种形态，设备的电源线、信号线等的通信线、与其他设备或外围设备相互交换的通信线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返电路传输电力或者信号。但在这两根导线之外通常还有第三种导体，即地走线或接地体。这时，干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别作为来回电路传输；另一种是两根导线同时作为去路，而地作为返回路径。前者是差模路径，后者是共模路径。

1.2.2 实际应用中的几个实践及理论

通过表1-4中的几个方面进行描述，提供思路及方法。

通过表1-4中的内容，电磁兼容涉及的内容相对广泛，问题比较复杂，对上面的实际问题先做初步的分析。

1）清楚电磁兼容认证方面和测试验证方法的相关概念，知道产品需要做哪些认证，是怎样进行测试的。这时产品设计的目的就会比较明确。

2）知晓电磁干扰耦合和控制方面的理论，了解干扰源和敏感源之间发生干扰一定要通过某种途径发生耦合，如果掌握了这方面的情况，处理起来就会有方向性，比如减小电路之间的相互干扰。

3）掌握地线与电磁兼容之间的关系，地线与电磁兼容的确有很大的关系，它们之间的关系是怎样的？如何理解地线是电磁干扰中很重要的因素？后面的章节将进行详细阐述。

4）对于电磁屏蔽，干扰滤波方面的理论，包括接地技术是解决电磁兼容的三大方法和手段。因此，屏蔽和滤波是控制电磁干扰的两个关键技术。

5）掌握电磁辐射的基本原理和控制的方法比较重要，在物联产品的电磁兼容测试认证中，辐射发射是认证失败率比较高的一项。只有掌握一些原理理论和控制方法才能准确识别辐射源并且控制辐射发射。

6）掌握电磁场对电路的影响，并运用这些理论来增强电路设计对外部电磁场的敏感性，也就是提高产品的抗干扰性能。

注意：即使掌握了基本概念和理论，也并不代表能处理好实际产品中的电磁干扰问题。一些具体的问题还与环境因素及长期的工程和实践经验相关。

1.2.3 掌握工程实践方法

通过表1-5中的几个方面进行描述，提供设计及实施方法。

通过表1-5中电磁兼容涉及的内容对上面的EMC设计及方法先做初步的分析。

1）干扰滤波的实现方法。尽管了解滤波的基本原理，也并不代表就能做出一个好的滤波器电路，要构造一个真正有效的滤波器电路，需要有很多具体的理论和实践。

2）电磁屏蔽的实现方法。电磁屏蔽不是简单地用金属机箱、金属壳接地就能达到屏蔽的功效，如要获得一个真正有效的屏蔽机箱，需要很多工程设计理论和实践。

3）PCB的电磁兼容设计。对于电子产品或设备而言，不管是干扰的EMI发射还是抗扰度EMS都是由PCB上面的电路决定的。简单来说，做好PCB的设计也可以说是在源头上解决了电磁兼容问题。

4）信号电缆的EMC设计。信号电缆是电磁干扰进设备和出设备的最关键部位，也可以说是干扰源和敏感源的一个大门。因此做好信号电缆的EMC设计就可以消除最大的干扰源和敏感源。

5）EMC问题分析和整改的方法。对于再有经验的人也不能保证其所开发的产品能够一次通过电磁兼容测试。那么当测试失败的时候，就需要分析诊断问题出在什么地方？再进行整改。

总结：工程师要掌握电磁兼容的基本理论和工程实践。

1）基本概念、基本理论是电磁兼容设计的行动指导。

2）工程实践的方法是经验数据的具体应用，如果没有掌握这部分的工程实践，那么也难以处理电子产品中电磁兼容的问题。电磁兼容设计应用的难点是需要将两部分内容有机地融合起来，灵活应用。