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EMC风险评估

一、电子电气系统分类

为了达到识别EMC风险评估风险要素的目的，本文范围内的电子电气系统:

---按连接方式可分为:

I类电子电气系统:没有外部线缆的电子电气系统，如非插电式车辆;

Ⅱ类电子电气系统:存在外部供电源线、通信线等外部线缆的电子电气系统，如插电式车辆。

--按集成程度可分为:

全集成电子电气系统

半集成电子电气系统

二、EMC风险评估概述及目的

1EMC风险评估概述

电子电气系统的风险评估是由风险识别、风险分析和风险评价构成的一个完整过程，电子电气系统EMC风险评估旨在为电子电气系统中有效的EMC风险应对提供基于证据的信息和分析。电子电气系统的EMC风险评估基于系统的信息证据，分析其存在潜在的EMC风险。本文中系统的EMC风险等级与EMC测试失败风险相对应。

系统是相对单个设备而言的。电子电气设备是单一封装的设备，其设备构成、线缆数量、耦合关系相对简单,而电子电气系统则包括了多个电子电气设备，如汽车、舰船、feiji等，都属于电子电气系统。

电子电气系统EMC风险评估建立在被评估系统中的所有设备或部件完成EMC风险评估或检验试验的前提下，按照规定的程序对系统的机械架构、互联线缆处理、线缆间串扰等内容进行EMC风险评估，以获得整个系统的EMC设计风险等级和风险值。

全集成电子电气系统EMC风险评估建立在被评估系统中所有设备已完成EMC风险评估或EMC测试的前提下，其中设备的风险评估方法按规定获得电子电气设备的风险评估结果和风险值是电子电气系统风险评估的风险评估要素之一。

半集成电子电气系统需要对系统中非完整设备的部件按规定的方法进行EMC风险评估,得出部件的EMC风险评估等级和风险值，结合系统相关风险要素及系统中其他所有设备的EMC风险评估结果,综合获得整个系统的EMC风险等级和风险评估值

注:设备EMC风险值和设备EMC风险等级与该设备对应系统所应用环境或EMC测试的等级有紧密的关系。

三、EMC风险评估目的        

电子电气系统EMC风险评估的主要目的包括:

--认识电子电气系统EMC风险要素及其对目标的潜在影响:

--增进对电子电气系统EMC风险的理解，以利于选择正确的风险应对策略;

--识别那些导致电子电气系统EMC风险的薄弱环节;

--帮助确定EMC风险是否可接受;--为系统设计决策者提供相关信息。

成功的电子电气系统EMC风险评估依赖于对被评估设备设计信息的充分了解和相关风险要素的充分理解。

四、EMC风险评估机理和理想模型

1，EMC风险评估机理

电子电气系统EMC的风险包括电磁敏感度(EMS)和电磁干扰(EMO两部分其中,对干抗干扰来说,其风险评估机理在于评估系统中设备端口注入的共模电流的大小，不同的系统设计方案，就有不同大小的共模电流流过系统中的设备端口，可以通过判断流入流出子系统端口共模电流大小来评估系统设计的EMC抗扰度风险。系统设计中影响这种共模电流大小的因素即为电子电气系统EMS风险要素(评估点)。

通过评估端口、电缆、壳体、接地等设计，可评估共模干扰流过系统中设备的大小和可能性，发现系统结构设计的缺陷，提供改进方向，进而指导结构设计。

电子电气系统EMC风险评估是建立在对系统内的各类线缆分类的基础上，当外部共模干扰(共模干扰可以看成是一种以参考地或大地为基准的干扰源)耦合到系统中的某一电缆时，根据电流环形流动的规律,共模干扰总是在系统中某一设备的线缆注入，Zui终通过各种能与参考地或大地形成回路的路径。

回到参考地或大地以形成闭合电流环路。干扰从某外注入直到返回参考地或大地的过程，可以等效为一个电压源施加到一个或多个负载(EUT中的各个回路或寄生回路)上,电流流向各个负载,各个负载上流动的电流大小，由负载阻抗的大小决定。

如果电子电气系统的设计导致有较大的共模干扰电流流过系统中敏感设备，则将意味着该系统设计具有较大的EMC抗干扰风险。

致内部的有用信hao或噪声无意中以共模电流的方式传导到电子电气系统中成为等效天线的导体而形成辐射发射。

对于Ⅱ类电子电气系统，这种无意中产生的共模电流传导到传导骚扰测量设备LISN时，就产生传导骚扰问题，系统设计的改变会改变这种电流的传递路径与大小，较好的系统设计可以使得这种共模电流Zui小化,即风险Zui小，则大。系统设计中影响EMI电流大小的因素即为电子电气系统EMI风险评估要素(评估点)。

2.风险评估要素A:电缆属性

1．电缆属性分类

电缆中传输的信hao和能量，能在其周围和附近产生电磁场。电缆也会从周围的环境中接收电磁信hao,并将其输入给设备,是辐射干扰的主要来源,也是电磁干扰的接收器。

根据线缆上的信hao电子电气系统的线缆分为共4类，分别为:

a)敏感信hao线:低电平的模拟信hao线、射频信hao线;

b)噪声信hao线:PWM信hao线、电机动力线信hao线(含三相电源线和抱闸信hao线)、带时钟信hao的信hao线、点火信hao线、电焊信hao线:

c)电源线:交流电源供电线、直流电源供电线:

d) 一般信hao线,数字控制信hao非周期数字通信信hao开关量信hao

3.风险评估要素B:电缆EMC装置概述

电缆EMC装置是放置在电缆上用来增加电缆共模阻抗或旁路电缆上共模电流的装置，如在线缆上的屏蔽层、铁氧体磁环、串联在线缆上的滤波器(安装在PCB板上的滤波器属于设备内部的元器件)等。它可以减小系统中设备内部的干扰信hao向系统传输，可以降低电子电气系统中线缆在电磁场中耦合的干扰信hao流人系统中设备。

注:本要素所涉及的EMC装置不包括系统中部件自带的EMC装置(如电源滤波器、屏蔽电缆、磁环等)。

4.风险评估要素C:电缆屏蔽

屏蔽电缆的存在将导致本来要流入信hao线的干扰电流转移至屏蔽层上，电缆屏蔽会降低流入电缆及PCB上的共模干扰电流。

理想模型中,那些设备风险评估等级不能达到W的设备都应加EMC装置(包括屏蔽处理)。为了充分发挥电缆屏蔽层的屏蔽效能，减小屏蔽层连接线(Pigtail)效应,理想模型中电缆屏蔽层的处理应满足如下要求:

a) 对于金属外壳设备:

1)电缆屏蔽层在连接器入口处与接地的金属板或金属连接器外壳相连，目

2) 屏蔽层与金属外壳360°搭接。

b) 对于塑料外壳设备:

1)电缆屏蔽层与所连接PCB板的接口处的0V地平面相连，且;

2)屏蔽层与PCB板的接口处的0V地平面做360°搭接。

5.风险评估要素D:设备接地

为了让共模干扰(电流)就近流向大地,避免共模电流流过设备而进入系统中，并将干扰传递到后一级设备或电缆,理想模型中设备接地应满足如下要求:

a)设备应有接地线，且:

b)金属机箱设备接地线在金属机箱壳体外侧，塑料外壳设备接地线在所有电缆附近，且:c)接地导体长宽比小于5。

6.险评估要素E:电源线-一般信hao线间串扰

线缆之间的受串扰程度与线缆之间的寄生电容和寄生电感有关，寄生电容和寄生电感越大耦合干扰越大，而寄生电感与寄生电容的大小与线缆之间的距离以及线缆对地的距离有关。

7.风险评估要素F:电源线-特殊信hao线间串扰

EMS相关性线缆间串扰

理想模型中电源线和敏感信hao线之间应进行防止串扰处理。

EMI相关性线缆间串扰

理想模型中电源线和噪声信hao线之间应进行防止串扰处理，如下措施可认为采用了防止串扰的方法，

a) 线缆间距离在0.5m以上，或;

b)线缆间垂直布线，或;

c)平行布置的线缆,至少其中有一条为屏蔽电缆。

8.风险评估要素G:一般信hao线-特殊信hao线间串扰

EMS相关性线缆间串扰

理想模型中一般信hao线和敏感信hao线之间应进行防止串扰处理。

9.相关性线缆间串扰

理想模型中一般信hao线和噪声信hao线之间应进行防止串扰外理，如下措施可认为采用了防止串扰的方法:

a)线缆间垂直布线，或;

b) 平行布置的线缆,至少其中有一条为屏蔽电缆。

10.风险评估要素H:敏感信hao线-噪声信hao线间串扰

理想模型中敏感信hao线和噪声信hao线之间应进行防止串扰处理，如下措施可认为采用了防止串扰的方法:

a)线缆间距离在0。5m以上，或;

b)线缆间垂直布线，或:

c)平行布置的线缆，至少其中有一条为屏蔽电缆。

11.风险评估要素I:系统接地

理想模型中,电子电气系统的地阻抗是一个完美的屏蔽体的各金属部件之间的阻抗，为实现完美的屏蔽体，则:

a)屏蔽体各金属表面之间实现有意的搭接，且；

b) 屏蔽体中各金属体长宽比都小于5.且:

c)屏蔽电缆不直穿屏蔽体(电缆屏蔽层与屏蔽体做360°搭接)，且;

d)孔缝的Zui大尺寸不能超过以下两种情况下的Zui小尺寸:

1)电路Zui高工作频率波长的1/100:

2)当这个屏蔽体有共模干扰电流流过时，小于0.15m。

注1:有意的搭接是指为EMC目的而特意设计的搭接，如:螺钉连接、焊接、铆接、卡接、采用填充性导电材料实现的连接等。

注2:通常系统无法实现此理想模型。