Лекция. Электромагнитная совместимость

Содержание лекции: основные понятия электромагнитной совместимости.

Цель лекции: изучить основные понятия электромагнитной совместимости.

Электромагнитная совместимость – это способность электрооборудования удовлетворительно функционировать в условиях электромагнитных воздействий со стороны окружающей среды, а также не оказывать недопустимого воздействия на эту окружающую среду, которая включает в себя другое электрооборудование [2].

В последнее время пристальное внимание уделяется вопросам обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств и модулей с их отдельными узлами и компонентами.

Рост требований к дальнейшему улучшению характеристик электромагнитной совместимости обусловлен тем, что область применения электронных устройств постоянно расширяется. Системные решения на основе микроэлектроники и полупроводниковой электроники применяются во всех сферах промышленности, домашнего хозяйства и на транспорте. В настоящее время оценка продукции с точки зрения ЭMC необходима в ещё большей степени, чем на ранних этапах развития электроники.

Основные понятия электромагнитной совместимости рассматривают воздействие как излучаемых, так и кондуктивных помех (наводки), распространяющихся по проводникам (например, наводки по цепям питания), а также чувствительность электрооборудования к воздействию помех (помехоустойчивость). При этом характеристики электромагнитной совместимости могут определяться в полосе частот 0…400 ГГц. Взаимосвязь основных понятий электромагнитной совместимости приведена на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 – Различные аспекты электромагнитной совместимости

Природа электромагнитных помех.

Электромагнитные помехи возникают вследствие природных явлений или как результат технических процессов. Примерами естественных помех могут служить атмосферные разряды (электромагнитные импульсы, возникающие при ударе молнии) или электростатические разряды. Последние имеют особенно большое значение в полупроводниковой электронике. В промышленном оборудовании основным источником помех являются процессы переключения в электрических цепях, связанные с очень быстрым изменением токов и напряжений, что, в свою очередь, ведёт к появлению электромагнитных помех, которые могут быть периодическими или случайными. Воздействие этих помех может носить как кондуктивный (в виде наводки на токи или напряжения в проводниках), так и излучательный (под влиянием переменного электромагнитного поля) характер.

Тип кондуктивной помехи, когда наведённый в проводниках ток имеет знак, т.е. с одинаковой амплитудой протекает как в прямом, так и в обратном направлении, называется симметричной, или дифференциальной, помехой. Если ток помехи замыкается на землю или протекает по проводнику в одном направлении, то такая помеха называется асимметричной, или синфазной.

Электромагнитная связь между источником и приёмником помех может возникать в результате:

- гальванической связи (наиболее распространённый случай), которая создаёт симметричные помехи;

- ёмкостной связи, возникающей в результате воздействия переменного электрического поля на паразитные конструктивные ёмкости;

- индуктивной связи, вызванной нахождением проводника, по которому течёт ток, в переменном магнитного поле;

- электромагнитной связи, которая может иметь кондуктивной характер (возникает как наводка на проводники в кабельных жгутах или на проводящие дорожки печатной платы) либо распространяется путём излучения (если ширина зазора между источником и приёмником помехи превышает 0.1 длины волны излучения 6).

Нормы и стандарты электромагнитной совместимости.

Существует большое количество норм и требований, относящихся к обеспечению электромагнитной совместимости оборудования. Они подразделяются на нормы, регламентирующие характеристики измерительного оборудования, параметры тестовых систем и методику измерений помех различной природы. Определяя методику испытаний электрических устройств на электромагнитную совместимость, эти нормы устанавливают критерии, на основании которых может быть сделан вывод, что испытываемые устройства удовлетворяют требованиям ЭMC.

Работа по стандартизации требований по электромагнитной совместимости ведётся на международном, европейском и национальных уровнях. На мировом уровне основную нагрузку несут на себе ISO (Международная организация по стандартизации) и IEC (Международная электротехническая комиссия, МЭК), подразделением которой является CISPR (International Special Committee on Radio Interference — Международный специальный комитет по борьбе с радиопомехами). На европейском уровне данную работу осуществляют CEN (Европейский комитет по стандартизации) и CENELEC (Европейский комитет по электротехническим стандартам), а также ETSI (Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций).

Полупроводниковые интегральные микросхемы являются относительно новым объектом EMC-стандартизации, что требует введения особых нормативов, относящихся исключительно к этим приборам. Требования электромагнитной совместимости для них примерно те же, что и для других устройств и компонентов, однако как индивидуальные компоненты ИС редко используются исключительно в одной области применения. В настоящее время МЭК разработаны две группы нормативов, стандартизирующих методики измерения излучаемых помех (стандарт IEC 61967) и помехоустойчивости ИС (стандарт IEC 62132).