电子产品电磁兼容的重要性与检测技术分析

徐煦 黄小凯 陈浪

[摘 要]电磁兼容性能是反映电子产品在电磁环境下工作的重要指标，能够确保正常工作状态的安全性与稳定性。本文从产品工作状态、使用者人身安全以及国际化标准接轨3个方面探讨了电磁兼容的重要性，从静电放电试验、快速瞬变电脉冲群试验、浪涌试验等3个主要抗扰度检测方式对电磁兼容检测技术进行分析，根据不同检测方式提出了针对性的抑制电磁干扰方法。

[关键词]电子产品；电磁兼容；检测技术

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.22.040

[中图分类号]F273；TN03 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）22-00-03

在现代社会工作与生活中，电子产品已经成为人们生活中不可缺少的一部分。而电磁兼容则是电子产品工作状态下安全性与稳定性的主要性能指标之一，只有在确保电磁兼容达到标准的情况下，才能保证电子产品正常工作，使电子产品的质量以及技术性能能够满足磁干扰环境下的要求。

1 电磁兼容的重要性

1.1 保证电子产品的工作状态

电磁兼容是电子设备以及系统在电磁环境中能够按照规范与要求正常运行，同时对周围电磁环境中的其他设备没有损害性或者不能忍受的电磁干扰。电磁兼容的要求主要有两点，首先设备在工作状态下对周围环境发出的电磁干扰信号强度需要在一定的范围内，同时设备与系统自身对周围环境中存在的电磁干扰信号有一定的抵抗性。在电磁干扰的环境中，电子设备以及系统的能级降低，电磁敏感度较高，对于电磁干扰信号的抵抗能力下降，导致电子产品无法正常工作，而部分电子元件还可能由于电磁干扰而发生损坏。所以，提高电子产品的电磁兼容水平，能够确保电子产品在电磁干扰环境中保持正常的工作状态，同时也可以减少对其他电子设备以及系统的不良影响。

1.2 保障用户的人身安全

在人类生活的环境中，电磁波是无处不在的，对社会的发展以及人类的生存都有重要的作用。在电磁波的资源开发利用中，创造了丰富的社会价值与财富，但是也对正常生活造成了一些影响，而电子产品运行过程中会发出不符合相关规定的电磁波，会对日常工作与生活造成严重影响。在日常工作与生活中，常用与常见的电子产品种类较多，其中最为常见的电子产品包括移动电话、固定电话、电视机、洗衣机、计算机、平板电脑和空调等。这些电子产品已经成为现代人生活中不可或缺的重要组成部分，与现代人日常工作以及生活都保持着密不可分的关系。在电子产品运行的过程中，电磁波都会与电爆元件等相互作用产生强度较高的干扰电流。如果这些干扰电流远远超过正常规定的范围，则可能引发电爆元件燃烧甚至爆炸，给电子产品的用户带来人身安全方面的危害。同时，电磁能量通过有害的物理化学反应影响机体的生理效应，从而对人体造成不良的影响。所以，电子产品的电磁兼容与检测，是电子产品设计与生产中的重要环节。

1.3 实现国际化标准认证接轨

在现代电子科学技术的发展以及创新环境中，电子产品的电磁兼容以及检测技术已经有了长足的进步，电磁兼容性能参数逐渐成为电子产品设计与生产中的重要指标。电磁兼容标准认证也已经得到了世界范围的认可，被纳入了电子产品相关技术标准以及法规体系。我国在20世纪末已经开始了强制性的电子产品电磁兼容检测，包括电视机、显示器、计算机以及音响设备等。而在2002年，强制性电磁兼容检测以及达标认证要求已经逐渐扩大，加入了低压电器、安防电子设备等。所以，不断深入研究电子产品的电磁兼容，探索相关的检测技术，对于国内电子产品市场与国际市场的接轨、生产标准认证的国际化，都具有不可忽视的推动作用。

2 电子产品的电磁兼容检测技术

2.1 静电放电抗扰度检测技术

静电放电的主要方式有两种，一种是通过直接接触完成的接触放电，一种是通过空气完成的空气放电。在实验过程中使用的电压需要保持不断升高的状态，从而确定静电放电故障问题出现的临界值。在静电放电试验中将放电发生设备放置在受检测产品的按钮、键盘以及面板等部件上，检测试验的方式选择单次放电模式。在预设定的检测位置上单次放电次数需要在10次以上。在该过程中必须明确的是在持续性单次放电中间，要有一定的间隔时间，理想状况下的时间间隔设定为1 S。而在实际的检测工作中，要求系统本身并不存在工作状态故障，所以需要更长的放电时间间隔。静电放电发生器的电路如图1所示。

在静电放电抗扰度检测后，对于结果分析可以分为3个类型，不同类型是通过电子产品在试验过程中出现性能降低或者功能丧失的程度来划分的。3个类型包括：第一，干扰条件下发生电子产品性能降低或功能丧失，在干扰条件消失后能够自行恢复，不需要人工控制或者操作完成；第二，干扰条件下发生电子产品性能降低或功能丧失，在干扰条件消失后需要人工控制或者操作完成工作状态恢复；第三，在干扰条件的影响下，电子产品发生直接损坏或者数据信息消失，故障后果不可逆。实验等级选择见表1。

针对静电放电的影响，可以通过多个角度完成静电放电控制。在电子产品电力输入以及输出的线缆选择中，要尽量选择电磁信号以及静电屏蔽功能较强的屏蔽电缆，同时设置电缆旁路滤波设备以及过电压嵌入式电路设备。同时，为不能够安装设置滤波设备且敏感性较强的接口元件增加隔离防护，同时在相关电路中增加接地保护线路，以综合性抑制方法提高电子产品对静电放电的抗干扰能力。

2.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度检测技术

快速瞬变电脉冲群抗扰度测验是在模拟电磁感应负载断开过程中，由于开关接触点位置的绝缘击穿以及触电弹起等因素，在断开位置出现瞬间状态的电脉冲群。在电磁感应负载不断重复开闭条件下，电脉冲群会在对应的时间间隔情况下反复发生，从而了解电子产品在瞬变电脉冲群磁场干扰的环境下，工作性能是否会受到影响，设备元件是否会发生损伤改为“损坏”。这种状态下的瞬时态电脉冲信号的能量一般较低，通常情况下不會直接导致电子产品损坏，而电脉冲群的频谱宽度较大，可能影响到电子产品以及电气设备工作状态的稳定性与可靠性。对于电快速瞬变脉冲群抗扰度测验的结果也是以损坏程度为依据，从是否需要人工恢复或者损坏可逆性的角度完成3个类型的评价。电子表电快速瞬变脉冲群试验配置如图2所示。

在电快速瞬变脉冲群的影响控制方面，主要是通过优化电子产品电路设计实现。在电子产品电路设计的过程中，需要确保强电线缆与弱电线缆的捆绑具有良好的间隔，尽量避免线缆出现交叉、重叠，同时尽可能分开电磁干扰电路与敏感电路。在电路设计中可增加电磁信号的吸收设备与滤波设备，降低PBC地线系统中的公共阻抗值，确保敏感线路部分与干扰信号源之间有足够的距离。

2.3 浪涌抗扰度检测技术

在进行浪涌抗扰度检测试验前，需要对浪涌试验发生设备、耦合网络以及去耦合网络的工作状态进行检查，在检查结束未发现异常后，再开始确定浪涌检测次数以及试验等级。试验方式主要是在电源输入端口提供波形电压输入。通常情况下，输入波形电压的幅值应当为1 kV，脉冲宽度的设定值为50 μs，波形电压输入次数为5次。同时，需要对电源外壳以及电源线包层输入波形电压，电压参数中的幅值要求为2 kV，脉冲宽度为50 μs，输入次数为5次。如果电子产品检测没有特殊的要求，浪涌抗扰度检测的次数为正极性、负极性分别5次，浪涌试验的具体位置为交流电源的端口，分别在0°、90°、180°、270°的相位上输入浪涌电磁脉冲信号，浪涌试验的脉冲信号持续时间间隔需要在1分钟或者更短的时间内。浪涌抗干扰线线耦合电路如图3所示。

浪涌干扰度的检测试验结果与其他两种检测技术相同，都是将不同的设备损坏程度分为3个类型。在浪涌电磁干扰的影响控制中，需要选择将瞬变电吸收设备与保护设备系统直接并联的方式，确保将超过保护设备系统预设定电压阈值的电压能量分离，保护设备系统不受过电压的影响。在电子产品电路的设计中，选择与电路参数相符合的压敏电阻，压敏电阻的引线长度越短抗浪涌电磁信号的能力就越强。通常情况下，在电路中需要以实际工作电压的1.2～1.4倍电压值确定标称电压的值，在浪涌电磁抑制中需要注意计算峰值以及有效值。

3 结 语

电磁兼容在电子产品中的重要性不可忽视，与设备工作的可靠性、稳定性、产品工作的安全性、市场接受度以及推广度等方面都有密切的关系。在电子产品设计以及检测工作中，需要严格检测电磁兼容性能，通过分析检测结果，为设计提供更可靠、更科学的优化依据，不断创新设计，提高电子设备的质量水平，从而为产品设计、生产以及推广提供持久的动力支持。

主要参考文献

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