電磁干擾 （EMI） 本質(zhì)上是看不見(jiàn)的噪聲或污染。一個(gè)電子設(shè)備產(chǎn)生的不需要的電磁能會(huì)擾亂附近另一個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行。本常見(jiàn)問(wèn)題解答將解釋什么是 EMI 以及預(yù)防 EMI 的方法。

這種干擾不僅以一種方式傳播。圖 1 說(shuō)明了 EMI 從其源傳輸?shù)绞芎υO(shè)備的四種主要方法：

圖 1.不同的 EMI 源，即傳導(dǎo)源、輻射源、電感源和電容源，從源器件傳播到測(cè)試器件。（圖片來(lái)源：HardwareBee)

1. 傳導(dǎo) EMI，顧名思義，是沿物理導(dǎo)體傳播的干擾。圖1顯示了噪聲沿著連接兩個(gè)器件的導(dǎo)線移動(dòng)。這在電源線和數(shù)據(jù)線中很常見(jiàn)，其中來(lái)自一個(gè)設(shè)備的噪聲直接饋送到另一個(gè)設(shè)備。

2. 輻射 EMI 是以電磁波形式穿過(guò)空氣（或空間）的干擾，很像無(wú)線電或 Wi-Fi 信號(hào)?！霸丛O(shè)備”充當(dāng)一個(gè)微小的、無(wú)意的無(wú)線電發(fā)射器，廣播“被測(cè)設(shè)備”像天線一樣拾取的噪聲。

3. 電感 EMI 是一種近場(chǎng)效應(yīng)，也稱為磁耦合。如變壓器符號(hào)所示，源中不斷變化的電流會(huì)產(chǎn)生不斷變化的磁場(chǎng)，進(jìn)而在測(cè)試設(shè)備的附近電路中感應(yīng)出不需要的電流。

4. 電容式 EMI 是另一種近場(chǎng)效應(yīng)，也稱為電場(chǎng)耦合。如電容器符號(hào)所示，源設(shè)備上不斷變化的電壓（電場(chǎng)）可以與測(cè)試設(shè)備耦合，感應(yīng)出不需要的電壓并破壞其信號(hào)。

了解這四種途徑是實(shí)現(xiàn)電磁兼容性 （EMC） 的第一步，即設(shè)計(jì)出能夠正常運(yùn)行而不會(huì)引起 EMI 或受其影響的電子產(chǎn)品。

如何預(yù)防 EMI？

防止 EMI 是整個(gè)電子設(shè)計(jì)過(guò)程的核心部分，涉及三種主要策略：降低其源噪聲、阻斷其傳輸路徑以及降低接收設(shè)備的靈敏度。

1. 減少聲源是從一開(kāi)始就產(chǎn)生更少噪音的最佳方法。這可以通過(guò)選擇本質(zhì)上更安靜的電子拓?fù)洌娐吩O(shè)計(jì)）來(lái)完成，例如準(zhǔn)諧振反激式轉(zhuǎn)換器。另一種方法是更軟的開(kāi)關(guān)，它涉及減慢作為 EMI 根本原因的快速電壓和電流變化。

這個(gè)概念在圖 2 中直觀地表示了。“硬開(kāi)關(guān)”（紅線）路徑同時(shí)顯示高電壓和電流，產(chǎn)生一個(gè)大的、突然的能量尖峰，從而產(chǎn)生顯著的 EMI。相比之下，“軟開(kāi)關(guān)”（藍(lán)線）可確保在開(kāi)關(guān)期間電壓或電流接近于零，從而實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，從而大大降低源噪聲。

圖 2.軟開(kāi)關(guān)和硬開(kāi)關(guān)對(duì)電源開(kāi)關(guān)電壓電流曲線的影響。（圖片：MDPI)

1. 阻塞路徑 - 如果產(chǎn)生噪聲，下一步是阻止其傳播。這可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：

• 對(duì)于傳導(dǎo)EMI的解決方案是EMI濾波器，如圖3左側(cè)所示。濾波器放置在電源線上，吸收信號(hào)+噪聲并將不需要的噪聲轉(zhuǎn)移到電氣接地，只允許干凈的信號(hào)通過(guò)。

• 圖 3 的右側(cè)顯示了這在真實(shí)電路板上的樣子。銅繞線圈（扼流圈）和灰塊（電容器）是專門設(shè)計(jì)用于阻擋這種傳導(dǎo)干擾的兩級(jí)濾波器的物理組件。

• 對(duì)于輻射 EMI，使用物理布局和屏蔽來(lái)阻斷路徑。這包括使電路板上的大電流環(huán)路盡可能小，以減少磁（感）耦合。它還涉及將組件以彎曲角度或相互彎曲 45° 放置，并使用金屬屏蔽層阻擋電磁波，就像法拉第籠一樣。

圖 3.（左）濾波器如何幫助降低 EMI，（右）電子電路中濾波器的實(shí)際實(shí)現(xiàn)。（圖片：KEB Automation KG、EMC FastPass)

1. 硬化接收器是使“被測(cè)設(shè)備”免受任何仍然通過(guò)的噪聲影響的最終策略。這是通過(guò)設(shè)計(jì)具有低阻抗（使它們更難中斷）或使用差分信號(hào)的敏感電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。差分信號(hào)的工作原理是檢測(cè)兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)之間的電壓差，有效抑制對(duì)兩個(gè)信號(hào)產(chǎn)生同等影響的噪聲。

總結(jié)

EMI 是現(xiàn)代電子產(chǎn)品不可避免的副作用，它以不需要的噪聲的形式通過(guò)導(dǎo)電、輻射、電感和電容路徑傳播。有效管理它需要一種全面的方法：從一開(kāi)始就設(shè)計(jì)更安靜的電路，使用濾波器和屏蔽來(lái)阻止傳輸，并構(gòu)建可以忽略干擾的強(qiáng)大設(shè)備。