电磁干扰(EMI)是指电子设备在工作过程中产生的电磁波对其他电子设备或系统造成的干扰。这种干扰可能来源于电子设备内部的电路元件、连接线缆，也可能来自外部环境的电磁波辐射。EMI的产生与电磁波的传播特性密切相关，主要包括传导干扰和辐射干扰两种形式。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;而辐射干扰则是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。
电磁干扰的影响主要表现在信号质量下降、系统故障等方面。EMI会干扰电子设备内部的信号传输，导致信号失真、噪声增加，从而影响设备的正常运行和性能表现。严重的EMI可能导致电子设备或系统出现故障，如设备停机。此外，EMI还会影响电路并阻止它们以预期的方式工作，这种EMI或射频干扰有时被称为RFI，可以以多种方式产生。
为了应对EMI带来的影响，需要采取相应的措施进行抑制。这包括了解电磁干扰的产生原因，以及如何通过电路仿真来评估各个因素对于EMI的影响，从而提高整改效率，甚至可以预先对EMI进行设计。此外，电磁屏蔽也是减少EMI影响的一种有效方法，它可以通过物理方式阻挡或减少电磁波的传播。
EMI是电子设备设计和使用中必须考虑的重要因素，了解其原理、影响及解决方法对于提高电子产品的性能和可靠性至关重要。
一、 电磁干扰(EMI)的传导和辐射干扰的具体机理是什么?
电磁干扰(EMI)的传导和辐射干扰的具体机理如下：
- 传导干扰：传导干扰是通过导线或电路板等传导介质传播到设备内部的电磁波，引起干扰。这种干扰通常由开关电源、电机等设备产生。具体来说，电子设备产生的干扰信号通过导线或公共电源线进行传输，互相之间产生干扰。例如，开关电源在高频工作状态下，寄生元件(如寄生电容、寄生电感等)中能量的高频变化会产生大量的电磁干扰。
- 辐射干扰：辐射干扰是通过空气传播的电磁波干扰，如无线电波、微波等。它可以分为近场干扰和远场干扰两种。近场干扰发生在测量点与场源距离小于波长的1/6时，而远场干扰发生在测量点与场源距离大于波长的1/6时。辐射传输是干扰信号通过介质以电磁波的形式向外传播的一种形式，常见的辐射耦合包括天线对天线的意外接收。
电磁干扰的传导和辐射机理涉及到电磁波通过不同的途径(如导线、电路板或直接通过空气)传播，从而影响其他电子设备的正常工作。传导干扰主要通过物理连接传播，而辐射干扰则通过电磁波在空间中的传播实现。
二、 如何通过电路仿真评估电子设备内部因素对EMI的影响?
通过电路仿真评估电子设备内部因素对EMI的影响，可以遵循以下步骤和原则：
- 根据EMC/EMI技术规范进行设计：首先，应根据相关的EMC/EMI技术规范，将指标分解到单板电路，并进行分级控制。这一步骤有助于明确设计目标和要求，为后续的仿真分析提供基础。
- 采用多物理场耦合仿真软件：使用如COMSOL Multiphysics®等多物理场仿真软件，对EMI/EMC现象进行仿真。这类软件能够模拟低频电磁兼容、射频电磁兼容、静电放电及防护等多种物理现象对EMI/EMC的影响，以及电磁场与电路之间的场路耦合等问题。
- 器件选型和布局优化：在PCB设计中，选择合适的器件并优化其布局是控制EMI的关键。应考虑选用器件的速率，以及如何通过PCB走线和电路板层的设计来严格控制电容和电感，从而改善EMI性能。
- 实现电路的电场和磁场屏蔽：通过在电路板上采取适当的设计技术，实现电路的电场和磁场的严格屏蔽，或者自屏蔽，以减少EMI辐射。
- 使用仿真软件进行电源完整性、信号完整性和EMI仿真的分析：利用电子电路仿真软件，从电源完整性、信号完整性和EMI三个方面进行仿真分析。这些仿真可以帮助识别和解决可能导致EMI问题的因素。
- 考虑集成电路芯片的选择和去耦电容的放置：在高速PCB设计中，挑选最合适的集成电路芯片并将其去耦电容直接放在IC封装内，是抑制EMI的有效方法之一。
- 测量和测试：除了仿真分析外，还可以使用EMI电流测试工具或示波器等硬件设备，对实际电路中的EMI情况进行测量和测试，以验证仿真的准确性和有效性。
通过上述步骤和原则，可以有效地通过电路仿真评估电子设备内部因素对EMI的影响，并采取相应的措施来优化设计，减少EMI干扰。
三、 电磁屏蔽技术在减少EMI中的应用和效果如何?
电磁屏蔽技术在减少电磁干扰(EMI)中的应用和效果表现出了显著的优势。首先，电磁屏蔽技术通过利用电磁波的性质，切断电磁波的传播途径，从而消除干扰，这是解决电磁干扰问题最基本和有效的方法之一。电磁屏蔽材料能够通过吸收、反射等方式来衰减电磁波能量传播，以有效抑制电磁干扰和污染。这些材料的研究开发与应用越来越受到关注。
具体到材料的应用，柔性emi屏蔽材料不仅总结了最新的发展动向，还介绍了其在导热、超疏水、高透明、传感等多功能化应用方面的进展。MXene系列作为一种二维材料，因其高导电性、良好的水分散性、表面化学可调性、易加工性和出色的热稳定性等特性，在EMI屏蔽领域显示出有效的屏蔽性能。此外，通过与其他材料结合创建的各种复合材料，可以进一步增强MXenes的EMI屏蔽性能。
常见的EMI电磁屏蔽材料如导电泡棉衬垫，具有良好的屏蔽性能，能够根据物体的性质进行反射、吸收，提供极佳的屏蔽效果，并且具有极高的性价比。导电漆也是一种有效的屏蔽材料，通过喷涂或刷涂的方法，使非金属或非导电表面具有像金属一样的吸收、传导和衰减电磁波的特征。
电磁屏蔽技术在减少EMI中的应用表现出色，通过使用各种电磁屏蔽材料和技术，可以有效地抑制电磁干扰和污染，保护电子设备免受不利影响。同时，随着新材料和技术的发展，电磁屏蔽的应用范围和效果将进一步提升。
四、 EMI对电子设备性能和可靠性的影响有哪些具体案例研究?
EMI(电磁干扰)对电子设备性能和可靠性的影响主要体现在以下几个方面：
- 信号质量下降：EMI会干扰电子设备内部的信号传输，导致信号失真、噪声增加，从而影响设备的正常运行和性能表现。这种影响不仅限于特定类型的电子设备，而是普遍存在于各种电子产品中。
- 系统故障：严重的EMI可能导致电子设备出现系统故障。例如，在汽车应用中，EMI被视为一个非常重要的方面，尤其是在考虑到安全性和可靠性时。IC制造商在设计和测试针对关键应用的器件时，日益重视EMI耐受性方面的考虑因素。
- 电路板设计不当：即使电路原理图设计正确，如果印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的反射和干涉，进而影响设备的性能。
- 汽车故障实例：在汽车领域，EMI引起的故障实例包括由车外收发两用机之类的无线电设备、雷达、广播电台等发射的无线电波，这些电磁波会干扰汽车上的仪器，使电子控制装置失控。
- 电磁干扰故障处理：具体案例中，同德、江村机楼处于变频器旁的SPARTON监控设备所监测的模拟数据不准确，通过关停高频节能器来确定干扰源，说明了EMI对电子设备性能的具体影响。
EMI对电子设备性能和可靠性的影响是多方面的，包括但不限于信号质量下降、系统故障、电路板设计问题以及特定应用场景下的故障实例。这些影响强调了在电子设备的设计和制造过程中，对EMI的管理和控制的重要性。
五、 针对不同类型的电子设备，有哪些特定的EMI抑制措施?
针对不同类型的电子设备，可以采取多种特定的EMI抑制措施。这些措施包括但不限于：
- 并联RC吸收电路和串联可饱和磁芯线圈：主要用于抑制高电压和浪涌电流，适用于需要处理高电压或大电流的电子设备。
- 准谐振技术和LLC串联谐振技术：通过减小开关管上的开关损耗并抑制其电磁干扰，适用于开关电源等高频操作的电子设备。
- RC滤波器、LC滤波器、低通滤波器、高通滤波器：在高频电路中使用，以减少信号干扰，适用于各种类型的电子设备，特别是那些涉及高频信号处理的设备。
- 磁环隔离技术：用于分离电源回路与信号回路，防止强信号源对电源产生干扰，适用于多层电路板设计中的电子设备。
- 电磁屏蔽：采用金属屏蔽罩、屏蔽膜、屏蔽垫等材料将电子设备包裹起来，以防止电磁波的干扰，适用于所有类型的电子设备。
- 滤波器：通过滤波器滤除掉高频噪声，减少EMI的干扰，适用于需要减少电源信号中高频噪声的电子设备。
- 接地技术：通过正确接地将电子设备和周围环境接地，以减少电磁波的干扰，适用于大多数电子设备。
- 金属容器直接屏蔽振荡源：常用于场干扰的抑制，要求屏蔽容器具有良好的散热能力。
- 电路布局调整：对电路布局进行适当调整，尤其是公共地端的分离，以及增加电源输出端高频滤波电容，适用于解决线干扰问题。
- 微调相关振荡电路的频率：用于频率共震干扰的抑制。
- 输入加X电容和Y电容：在输入端加入特定电容，用于过滤噪声和干扰，适用于外界干扰的耦合情况。
- 差模和共模电感：添加到电路中，用于过滤噪声和干扰，适用于需要减少电源入口处内部噪声传播到外部的情况。
这些措施可以根据电子设备的具体类型和工作环境进行选择和组合，以达到最佳的EMI抑制效果。
