1. 
简介:EMC简介
电磁兼容是一门新兴的综合性学科。
电磁兼容本课题主要研究如何使各种电气电子设备和元件在相同的电磁环境下工作能够正常工作，互不干扰，达到兼容状态。
有电子产品开发经验的朋友，有过深刻而痛苦的经历，辛辛苦苦设计的所有产品都运转良好，等到打样机，或电磁辐射，一方突然有人做手机，设备莫名其妙“挂”，出现各种异常，停机，严重的直接吸烟等。
在全球市场化和国际贸易更加频繁的今天，如果电子产品的EMC指标不符合相关的国际和使用国家标准，就被列为不合格产品，无法销售，更不用说电子产品的价值了。
2. 
电磁兼容的概念
电磁兼容性(EMC):指设备或系统在电磁环境中运行，而不会对环境中的任何设备造成不可容忍的电磁干扰的能力。
因此，EMC有两个要求:
一方面是指设备在正常运行过程中对环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度。
另一方面，意味着器具对环境中的电磁干扰具有一定的抗干扰能力，即电磁敏感性。
所以有两个概念:
2.1电磁干扰(EMI)
电磁干扰是指电磁干扰导致电子设备相互影响，造成不良后果的一种电磁现象。
2.2电磁磁化率(EMS)
EMS是指设备暴露在电磁环境中的不期望响应程度，即设备对周围电磁环境灵敏度的度量。
电磁敏感性是指电磁环境对设备性能的影响。
3.
EMC结构设计目的
电磁兼容结构设计的目的是确保产品能在规定的测试规范下正常工作，达到产品的可靠性目标，从而满足电磁干扰和电磁干扰的限制要求。
EMC设计目标是可靠性目标的一部分。
4. 
电磁干扰的三要素
(1)电磁干扰源:指产生电磁干扰的部件、装置、设备或自然现象;
骚扰是一种电磁能，干扰是骚扰的结果或后果。
(2)耦合途径或耦合通道:指能量从骚扰源耦合到敏感设备，并使设备产生响应介质;
③灵敏设备:指能够响应电磁骚扰的设备。
所有的电磁干扰都是由这三个因素共同产生的。
称之为电磁干扰三要素。
如下图所示
电磁干扰源发出的电磁能量通过一定的耦合通道传递给敏感设备，使敏感设备产生一定形式的响应和影响。
这一过程及其效应称为电磁干扰效应。
电磁兼容研究的主要内容集中在电磁干扰的三个要素上，即电磁干扰源、耦合通道和敏感设备的研究。
4.
EMC设计过程
电磁兼容结构应用于机械行业的各个领域。
根据产品的不同，其结构变化较大，很难有一个固定的标准。
但是，总体的设计轨迹还是可以追溯的，在细节中还可以找到很多相应的标准和文件。
设计出这样的特征轨迹后，就可以按照通则进行工艺设计。
1)清晰分析设计需求;
(什么东西出了问题)
2)针对症状选择相应的标准和文件;
3)遵守规则;
4)专业的性能;
5)特征优化:文字形式上的提升空间;
6)平时的积累，进行第二步。
4.1清晰分析设计要求;
(什么东西出了问题)
机械行业也有很多子行业，不同的国家、不同的行业对EMC的要求有很大的不同。
如下图所示:
EMC设计必须满足要求、规范和测试的要求。
如果有要求规范，要求规范中必须包含详细的EMC规定。
例如，通用汽车公司对EMC的规定:
电磁兼容性(EMC)性能:符合GMW309*、GMW309*、gmw310 *。
因此，在设计之前解释规范是非常重要的(尽管经常被实践者忽略)。
如果是自己设计的或者没有规范，则需要根据国家行业要求收集相关的检测标准，所以如果只注重质量，产品会比较麻烦，但可以参考同行业实力公司的规范。
根据设计要求得到的方法细节如下:
4.1) QFDI(客户要求转化为设计要求)
了解您所处的行业环境并定义EMC设计要求是进行良好设计的第一步。
4.2应根据症状选择相应的标准和文件
EMC结构设计过程分为两个步骤:
4.2.1选择结构合理的EMC设计
为了使产品具有良好的电磁兼容性，应特别考虑与电磁兼容性有关的设计内容。
最常见和最基本的EMC控制技术有接地、单板、屏蔽和滤波。
此外，平衡技术、低电平技术也是电磁兼容的重要控制技术。
随着新技术、新材料、新产品的出现，EMC控制技术得到了不断的发展。
因为各行业对EMC的要求各不相同，使用的主要方法也各不相同。
正如作者所见，汽车电子产品的金属护罩更少，而智能手机的金属护罩却很多。
因此，建议通过对标产品对比，选择合适的EMC结构。
在这里记得自己心爆满，随机跨行业选择EMC设计结构，利弊权衡。
原因如下:
(1)对标产品拆解分析
(2) DFMEA现有设计:预防控制和检测控制
下面将分别列出电磁兼容的结构设计方法，以供参考。
4.2.2选择本EMC结构对应的标准
目前对电磁兼容结构设计没有严格的标准。
作者所看到的EMC文档主要供参考。
设计时需要针对EMC结构的详细特性，在结构范围内再次细化寻找准则，直到找到特征最小的准则。
如果采用金属屏蔽结构，在选择合适的供应商后，可参考供应商提供的标准，如:
4.3遵守规则
4.3.1耐心解读标准
由于EMC结构的标准并不完善，即使是优秀的供应商提供的标准也很难做到正确和完美，所以阅读、理解和整理这些不完善的标准需要耐心和专业精神。
4.3.2建设
材料、尺寸和公差、试验和其他要求应在图纸上显示。
标准图纸是实力的体现。
4.3.3计算
EMC当然是可计算的，如下所示。
但基本上基于试验，实际试验结果与计算结果有时相差较大。
此外，一些EMC详细特性设计需要公差控制，因此需要与公差分析相对应的计算报表。
4.4专业性能
1）图纸
一个产品与PCB板相关图纸可以说都是EMC结构的设计。
2）计算书；
①EMC辐射计算：PCB、电缆等。(如果真的需要)
②公差分析计算书
审核时请检查这两件事。
4.5 特征优化：书面形式的上升空间
以书面形式表达EMC优化结构的设计方法可以写在计算书中。 
EMC结构优化方向如下： 
1）EMC更换设计方法：基于DFA原则上，较少的零件可以减少装配时间，增加可靠性。因此，如果可以通过布板实现EMC控制效果不需要使用金属屏蔽罩。其他金属外壳，如镁合金，也可以考虑更换塑料外壳 导电布等。 
2)零件结构简化：如合理的布板可简化金属屏蔽结构。
3)材料成本:喷导电粉时是否必须使用银粉，是否可以使用铜粉或其他粉末EMC替代设计手段等。
4.6 为第二步做准备。
由于没有一步一步的设计标准，平时的积累尤为重要。
具体原因见对症设计总章节，这里就不解释了。
5.EMC电磁兼容结构设计的方法
5.1 接地
接地是抑制电磁干扰、提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一。正确的接地不仅可以抑制干扰的影响，还可以抑制设备的辐射干扰；相反，错误的接地会引起严重的干扰，甚至使电子设备无法正常工作。
许多电磁干扰问题是由地线引起的，因为地线电位是整个电路工作的基准电位。如果地线设计不当，地线电位不稳定，导致电路故障。地线设计的目的是确保地线电位尽可能稳定，从而消除干扰。
5.1.1 接地的概念
电子设备中的地面通常有两种含义：一种是地面，另一种是系统基准地面。接地是指在系统的选定点和电位基准之间建立低电阻导电路。
接地是指以地球电位为基准，以地球为零电位，通过接地线和接地极组成的接地装置将电子设备的金属外壳和线路选定点与地球连接。
系统基准地是指信号电路的基准导体（电子设备通常以金属底座、外壳、屏蔽罩或粗铜线、铜带为基准导体），基准导体的电位为相对零电位，
但不是地面零电位，简称系统地。
接地有两个目的：
首先，为了安全，它被称为保护接地。电子设备的金属外壳必须与地面连接，以避免因事故对地面电压过高而危及操作人员和设备的安全。
二是为电流返回源提供低阻抗通道，称为工作接地。
5.1.2 接地的种类
事实上，各种地线都有电气或物理连接，可能没有明确的划分。在地面系统中，有时一个地面既承担保护地面，又承担防雷地面的作用；或者既承担工作场所，又承担保护地面的作用。不同功能的地面连接针对不同的电气对象，其处理方法的重点也会有所不同。
1）保护接地
保护接地是为了保护设备、设备、电路和人身安全，防止雷击和静电损坏设备，或在设备故障时保护人身安全。因此，必须保护设备、设备、电路底盘和金属外壳的接地。
保护区的保护原理是将带有故障电压的设备外壳短路到地面或地线端，保护过程中产生的短路电流断开熔丝或空气开关，保护设备和人员安全。
2）工作接地
工作地是单板、母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面，它给信号回流提供了低阻抗通道。
信号质量在很大程度上取决于工作接地质量。由于接地材料特性等技术因素的影响，无论接地导体连接或重叠有多好，总有一定的阻抗，信号回流产生电压降，形成地纹波，影响信号质量；信号越弱，信号频率越高，影响越严重。尽管如此，在设计和施工中最大限度地减少工作接地导体的阻抗仍然非常重要。
5.2 布板
无论设备是电磁干扰发射还是外部干扰，还是电路之间的相互干扰，电路板都是问题的核心，因此设计电路板对确保设备的电磁兼容性具有重要意义。
电路板设计的目的是减少电磁辐射和对外部干扰的敏感性，减少电路板上的相互影响。
5.3 屏蔽
屏蔽是一种阻挡或减少电磁能传输的技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。对于大多数设备EMC在设计上，屏蔽是必要的。
特别是随着电路工作频率的增加，仅仅依靠电路板设计往往不能满足电磁兼容性标准的要求。一般来说，如果在结构设计中不考虑电磁屏蔽的要求，就很难将屏蔽效果添加到产品中。因此，对于现代电子产品的设计，必须从一开始就考虑屏蔽问题。
屏蔽有两个目的，一是内部辐射的电磁能泄漏到内部区域，二是防止外部辐射干扰进入某一区域。
5.3.1 主要的屏蔽材料和方案
通过一种材料，电磁波会产生以下三种情况：反射、吸收和通过。
因此，屏蔽材料必须具有反射或吸收的特性。
主流电磁屏蔽解决方案材料有： 
不锈钢、铜箔、铝箔、导电涂料、电磁波吸收材料(铁氧体、镍粉、碳黑、碱铁等)。
屏蔽是电子产品结构工程师非常实用的手段，尤其是手机等消费类电子产品，使用非常多。。
1) 金属屏蔽。
2）铜箔。
3）电磁屏蔽毡。
4）电镀导电屏蔽层。
5）喷涂电磁屏蔽涂料。
6) 镁合金外壳。
镁合金是一种功能性与结构性相结合的屏蔽材料，不仅可以实现电磁屏蔽功能，还可以实现具有“智能化”特点的工程结构轴承。。但这种方法对电磁屏蔽效果有一定的争议，暂时还不是主要的方法。。
5.3.2开孔对防护罩的影响。
际上，屏蔽体中不可避免地存在着各种缝隙、开口和各种缺陷，这将大大降低屏蔽体的屏蔽效能。。30MHz以上的理想屏蔽体的屏蔽效能足够高，远远超过工程的实际需要。。真正决定实际屏蔽层屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷，包括间隙、开口和电缆穿透。。屏蔽罩上方的缝隙是很常见的，尤其是目前的机柜和插入盒都是组装好的，而且缝隙很大，如果处理不当，缝隙会急剧恶化屏蔽罩的屏蔽效能。。
5.3.3电缆的屏蔽设计。
如果导体穿过屏蔽层，屏蔽层的屏蔽效能会明显恶化。。这种穿透通常是当电缆从屏蔽层出来时。。如图2—6所示。
电缆穿透的作用是通过导线将屏蔽体内外连接起来，相当于两个背靠背的天线，对屏蔽体的屏蔽影响很大。。
为了避免电缆穿入对屏蔽层的影响，可以从几个方面采取措施:。
1）使用屏蔽电缆时，屏蔽电缆从屏蔽罩出来时采用夹线结构，确保电缆屏蔽罩与屏蔽罩之间可靠接地，提供足够低的接触阻抗。。
2) 使用屏蔽电缆时，信号通过屏蔽连接器从屏蔽罩外接，通过连接器保证电缆屏蔽罩的可靠接地。。
3）当使用非屏蔽电缆时，滤波器连接器用于传输，以确保电缆和屏蔽层之间有足够低的高频阻抗。。
4）使用非屏蔽电缆时，电缆在屏蔽层的内侧（或外侧）足够短，使干扰信号不能有效耦合出去，从而减少电缆穿透的影响。。
5) 电源线将电源滤波器带出屏蔽层，以确保电源线和屏蔽层之间有足够低的高频阻抗。。
5.4过滤。
对于任何设备来说，滤波是解决电磁干扰的关键技术之一。。
//与屏蔽不同的是，滤波意味着电子控制工程师需要更多地使用。
由于设备中的导线是非常高效的接收和辐射天线，设备发出的大部分辐射都是通过各种导线来实现的，外部干扰往往首先由导线接收，然后再连接到设备中。。滤波的目的是消除导线上的这些干扰信号，防止电路中的干扰信号到达导线，借助导线的辐射，同时也防止导线接收到的干涉信号进入电路。。、
5.4.1滤波电路的基本概念。
滤波电路是由电感、电容、电阻、铁氧体磁珠和共模线圈组成的选频网络。。为了减少电源和信号电缆的外部辐射，必须对接口电路和电源电路进行滤波处理。。
滤波电路的效率取决于滤波电路两侧的阻抗特性。在低阻抗电路中，一个简单的电感滤波电路可以获得40 dB的衰减，而在高阻抗电路几乎没有影响。。在高阻抗电路中，简单的电容滤波电路可以得到很好的滤波效果，而在低阻抗的电路中很难实现。。在滤波电路的设计中，电容接近于高阻抗电路设计，电感接近于低阻抗电路。。
电容器的插入损耗随频率的增加而增加，直到频率达到自谐振频率。由于导线和电容电极的电感与电路上的电容串联的存在，插入损耗开始减小。
5.4.2电源电磁干扰滤波器。
电源EMI滤波器是一种无源双向网络，它一端接电源，另一端接负载。在感兴趣的衰减带的较高频率处，电源EMI滤波器可视为阻抗失配网络。。网络分析结果表明，滤波器阻抗两侧阻抗失配越大，对电磁干扰能量的衰减越有效。。由于电源线侧的共模阻抗一般较低，滤波器的电源阻抗一般较高。为了得到更好的滤波效果，低阻抗的电源侧应配备高输入阻抗的滤波器。。对于高输入阻抗的负载侧，应配备低输出阻抗的滤波器。。
普通电源滤波器对电压水平以下的干扰信号有很好的滤波效果。在较高频段，由于电容器的电感效应，其滤波性能会下降。。对于高频干扰，请使用通入滤波器。滤波器由于其结构特点，具有良好的滤波特性，其有效频带可扩展至GHz，因此在无线产品中得到广泛应用。。
滤波器的使用，最主要的问题是接地问题。只有接地好的滤波器才能起到它的滤波作用，否则就没有价值。。过滤器的使用应注意以下问题:。
1) 过滤器放在电源的入口处。
2) 直通式过滤器应放置在机箱（机柜）的金属壁上。。
3) 过滤器直接与机柜相连，在过滤器下不能涂防护漆。。
4）滤波器的输入、输出引线不能平行、交叉。
6. 后来的话。
智能产品可以没有电机，但必须有PCB板，所以电磁兼容结构设计是一项必备技能。。面试时被问到的时候，别忘了“地筛网过滤器”公式。