電磁干擾 （EMI） 本質上是看不見的噪聲或污染。一個電子設備產生的不需要的電磁能會擾亂附近另一個設備的正常運行。本常見問題解答將解釋什么是 EMI 以及預防 EMI 的方法。

這種干擾不僅以一種方式傳播。圖 1 說明了 EMI 從其源傳輸到受害設備的四種主要方法：

圖 1.不同的 EMI 源，即傳導源、輻射源、電感源和電容源，從源器件傳播到測試器件。（圖片來源：HardwareBee)

1. 傳導 EMI，顧名思義，是沿物理導體傳播的干擾。圖1顯示了噪聲沿著連接兩個器件的導線移動。這在電源線和數據線中很常見，其中來自一個設備的噪聲直接饋送到另一個設備。

2. 輻射 EMI 是以電磁波形式穿過空氣（或空間）的干擾，很像無線電或 Wi-Fi 信號。“源設備”充當一個微小的、無意的無線電發射器，廣播“被測設備”像天線一樣拾取的噪聲。

3. 電感 EMI 是一種近場效應，也稱為磁耦合。如變壓器符號所示，源中不斷變化的電流會產生不斷變化的磁場，進而在測試設備的附近電路中感應出不需要的電流。

4. 電容式 EMI 是另一種近場效應，也稱為電場耦合。如電容器符號所示，源設備上不斷變化的電壓（電場）可以與測試設備耦合，感應出不需要的電壓并破壞其信號。

了解這四種途徑是實現電磁兼容性 （EMC） 的第一步，即設計出能夠正常運行而不會引起 EMI 或受其影響的電子產品。

如何預防 EMI？

防止 EMI 是整個電子設計過程的核心部分，涉及三種主要策略：降低其源噪聲、阻斷其傳輸路徑以及降低接收設備的靈敏度。

1. 減少聲源是從一開始就產生更少噪音的最佳方法。這可以通過選擇本質上更安靜的電子拓撲（電路設計）來完成，例如準諧振反激式轉換器。另一種方法是更軟的開關，它涉及減慢作為 EMI 根本原因的快速電壓和電流變化。

這個概念在圖 2 中直觀地表示了。“硬開關”（紅線）路徑同時顯示高電壓和電流，產生一個大的、突然的能量尖峰，從而產生顯著的 EMI。相比之下，“軟開關”（藍線）可確保在開關期間電壓或電流接近于零，從而實現平滑過渡，從而大大降低源噪聲。

圖 2.軟開關和硬開關對電源開關電壓電流曲線的影響。（圖片：MDPI)

1. 阻塞路徑 - 如果產生噪聲，下一步是阻止其傳播。這可以通過以下方式實現：

• 對于傳導EMI的解決方案是EMI濾波器，如圖3左側所示。濾波器放置在電源線上，吸收信號+噪聲并將不需要的噪聲轉移到電氣接地，只允許干凈的信號通過。

• 圖 3 的右側顯示了這在真實電路板上的樣子。銅繞線圈（扼流圈）和灰塊（電容器）是專門設計用于阻擋這種傳導干擾的兩級濾波器的物理組件。

• 對于輻射 EMI，使用物理布局和屏蔽來阻斷路徑。這包括使電路板上的大電流環路盡可能小，以減少磁（感）耦合。它還涉及將組件以彎曲角度或相互彎曲 45° 放置，并使用金屬屏蔽層阻擋電磁波，就像法拉第籠一樣。

圖 3.（左）濾波器如何幫助降低 EMI，（右）電子電路中濾波器的實際實現。（圖片：KEB Automation KG、EMC FastPass)

1. 硬化接收器是使“被測設備”免受任何仍然通過的噪聲影響的最終策略。這是通過設計具有低阻抗（使它們更難中斷）或使用差分信號的敏感電路來實現的。差分信號的工作原理是檢測兩個互補信號之間的電壓差，有效抑制對兩個信號產生同等影響的噪聲。

總結

EMI 是現代電子產品不可避免的副作用，它以不需要的噪聲的形式通過導電、輻射、電感和電容路徑傳播。有效管理它需要一種全面的方法：從一開始就設計更安靜的電路，使用濾波器和屏蔽來阻止傳輸，并構建可以忽略干擾的強大設備。