EMI的工程师指南-电磁兼容设计指南

电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作，同时不会对其它设备产生过量的电磁干扰的能力。EMI（Electromagnetic Interference，电磁干扰）是EMC的一部分，涉及到设备产生的电磁能量可能对周围环境或其它设备产生的不利影响。在设计电子系统时，特别是电源转换器，EMI控制是一个关键考虑因素。例如，使用高速开关的氮化镓(GaN)电源器件会增加高频EMI，因此需要采取措施来减少这种干扰。 EMI滤波器是降低电磁干扰的一种重要手段，它们在电力电子系统中占据相当的体积和重量，但对提高系统性能和降低整体成本至关重要。EMI滤波器的设计和选择需要平衡系统性能、合规性和成本效益。 EMI的合规性受到多种国内外标准的约束，例如欧盟的EN 55022/CISPR 22、欧盟的EMC指令2014/30/EU、北美的FCC第15部分、以及IEC 61000系列标准。近年来，这些标准在不断更新，如EN 55022已被EN 55032取代，对辐射和传导发射的限制更为严格。对于汽车领域，CISPR 25规范设定了严格的传导发射限制，特别是针对FM广播频段，以适应自动驾驶车辆的电磁兼容需求。 在进行EMI测量时，LISN（Line Impedance Stabilization Network）是一个重要的工具，它用于测量设备产生的传导发射，并确保测量结果的一致性和可比性。LISN提供了一个稳定的信号源阻抗，使测量不受电源网络变化的影响。根据CISPR 16-1-2或ANSI C63.4标准，LISN通常包含一个50μH的电感，用于在特定频率范围内提供校准的阻抗。 在应对CISPR 25等标准的挑战时，例如在FM频段的严格限制，工程师需要设计出能够产生低噪声电流的解决方案，因为即使微小的电流也可能导致超过规定的EMI水平。这通常涉及到对电源设计的精细调整，包括优化滤波器设计、减小开关速率的上升和下降时间，以及采用适当的屏蔽和接地策略。 EMI工程师需要熟悉各种EMC标准和测量技术，以确保他们的设计不仅能满足法规要求，还能在实际应用中实现低干扰、高性能。随着技术的进步，这些要求只会变得更加严格，因此持续学习和改进EMI控制策略是至关重要的。