在电子系统的开发中,要考虑到系统、分系统与周围环境之间的相互骚扰。每个设计者都应意识到电磁骚扰(EMI)问题,在电子系统的开发与设计过程中采取正确的防护措施减小电子系统本身的EMI发射。有80%的骚扰问题可以在设计与开发过程中解决。否则,当整个系统完成以后,工程师们将要花双倍的力气去解决系统的骚扰问题。抗扰度问题也是这样。
电磁兼容设计又可分为系统内和系统间两部分,主要是对系统之间及系统内部的电磁兼容性进行分析、预测、控制和评估,实现电磁兼容和最佳效费比。
电磁兼容设计就是针对电磁干扰进行的,它与可靠性一样,要保证控制系统在有电磁干扰的环境下可靠地工作,就必须对它进行电磁兼容设计。电磁兼容设计的理论基础是电磁场理论、电路理论和信号分析等,电磁兼容设计包括接地技术、滤波和吸收技术、屏蔽和隔离技术以及结构设计等。电磁兼容设计的基本方法有问题解决法、规范法和系统法。电磁兼容设计的内容包括电磁环境分析、频率选用、EMC指标和电磁兼容设计技术应用等。应用那些已由理论和实践证明的、能保证系统相对地免除电磁干扰的设计方法,可以对干扰加以控制。理论分析、实验室测量和系统性能检查可以验证设计是否符合EMC要求。EMC设计内容包括:
(1)明确系统的EMC指标。所设计的控制系统在多强的电磁干扰环境中应能正常工作;控制系统干扰其他系统的允许指标。
(2)在了解所设计的控制系统干扰源、被干扰对象、干扰的耦合途径的基础上,通过理论分析将这些指标逐级地分配到各分系统、子系统和单元电路上。
(3)根据实际情况采取相应措施抑制干扰源,隔断干扰途径,提高电路的抗干扰能力。
(4)通过实验来验证是否达到了原定的指标要求,若未达到则进一步采取措施,循环多次,直到最后达到原定指标为止。
电磁兼容学科是在早期单纯的抗干扰方法基础上发展形成的,两者的目标都是为了使设备和系统达到在共存的环境中互不发生干涉,最大限度地发挥其工作效率。但是早期的抗干扰方法和现代的电磁兼容技术在控制电磁干扰策略思想上有着本质的差别。
单纯的抗干扰方法在抑制干扰的思想方法上比较简单,或认识比较肤浅,主要的思路集中在怎样设法抑制干扰的传播上,因此处于极为被动的地位,解决问题的方法也是单纯的对抗式的措施。而电磁兼容技术在控制干扰的策略上采取了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。人类在征服大自然各种灾难性危害中,总结出的预防和救治、对抗和疏导等一系列策略,在控制电磁危害中同样是极其有效的思维方法。形成电磁干扰必然具备三个基本要素是电磁干扰源;耦合途径或传播通道;敏感设备。电磁兼容设计的出发点就是这三个基本要素。针对电磁干扰的三要素,提出三种解决电磁干扰问题的方法是:
(1)抑制干扰源产生的电磁干扰(滤波、屏蔽和接地)。
(2)切断干扰的传播途径。
(3)提高敏感设备抗电磁干扰的能力(降低对于扰的敏感度)。
为了实现电磁兼容,必须从电磁干扰的三个基本要素出发,运用技术和组织两方面措施。