6EMC风险评估机理和理想模型

6.1EMC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（EMI)两部分，其中，对于抗干扰来 说，其风险评估机理在于评估系统中设备端口注人的共模电流的大小，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，可以通过判断流人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 索（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 充结构设计的缺陷，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人，最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。干扰从某处注人直到返回参考地或大地的过程，可以等效为 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 上流动的电流天小仿古建筑，由负载阻抗的大小决定 共模干扰在设备各个回路上产生的共模电流原理如图2所示

图2共模干扰在设备各个回路上产生的共模电流原理

图2中X，～X，表示十扰流过系统中的各个设备、互联线缆与参考地或天地之间的阻抗，它是一个 电容、电阻、电感及互感的集合体。它可能是通过系统中各个设备的接地线形成的回路，也可能是互联 线缆之间的寄生电容形成的回路，也可能是系统中的设备和参考接地板（例如车壳）之间的寄生电容形 成的回路等。电流I1～I，表示各个路径中流过的电流大小，在干扰电压一定的情况下，其大小取决于 各自回路中的阻抗。 如果电子电气系统的设计导致有较大的共模十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。 系统产生的EMI辐射发射，可以看成当系统处于正常工作状态时，由于内部的信号传递，导致内部的 有用信号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IⅡ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 流最小化，即风险最小，反之则大。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 评估要索（评估点）

EMC风险评估理想模型

建立电子电气系统EMC风险评估理想模型目的是为了实现电子电气系统设计情况与理想模 比较，便于得出EMC风险值。 理论上，若电子电气系统中所有的设备对应标准要求的EMC测试为通过或EMC风险等级为 ：稍有风险（测试通过，并有余量），则该电子电气系统为低EMC风险系统。然而，考虑到设备测

置、设备EMC风险评估时的状态与实际在系统中布置（如电缆布置、接地等）的差异，电子电气系统 EMC风险评估理想模型除了考虑系统中设备EMC风险等级或设备对应标准要求的EMC测试结果 外.还需要考虑其他因素。

电子电气系统EMC风险评估理想模型如图3所示

为了达到理想模型，图3中的各风险评估要素应满足6.2.3～6.2.13的要

6.2.3风险评估要素A：电缆属性

6.2.3.1电缆属性分类

图3电子电气系统EMC风险评估理想模型

电缆中传输的信号和能量，能在其周围和附近产生电磁场。同时电缆也会从周围的环境中接收电 磁信号，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。 根据线缆上的信号电子电气系统的线缆分为共4类，分别为：

b）噪声信号线：PwM信号线、电机动力线 带时钟信号的 信号线、点火信号线、电焊信号线： c）电源线：交流电源供电线、直流电源供电线； d）一般信号线：数字控制信号、非周期数字通信信号、开关量信号

6.2.3.2A.EMS相关性电缆属性

虽然，理论上若电子电气系统中所有的设备整机EMS风险等级为W或设备对应标准要求的EMC 则试为通过，则系统中无论带有哪种信号电缆，该系统仍然为低EMS风险系统，但是，由于系统中存在 敏感信号线时，设备在实际系统中的布置（如电缆布置、接地等）对被评估系统的EMC性能的影响将会 变大，因此，电子电气系统EMS风险评估理想模型中： a）电缆应按该设备在设备EMS风险评估时的要求进行布置，且； b）不存在敏感信号的线缆

6.23.3A,:EMI 相关性电缆属性

虽然，理论上若电子电气系统中所有的设备整机EMI风险等级为W或设备对应标准要求的EMI 则试为通过，则系统中无论带有哪种信号电缆，该系统仍然为低EMI风险系统，但是，由于系统中存在 噪声信号线时，设备在实际系统中的布置（如电缆布置、接地等）对被评估系统的EMI性能的影响将会 变大，因此，电子电气系统EMI风险评估理想模型中： a）电缆应按该设备在设备EMI风险评估时的要求进行布置，且； b）不存在带有噪音信号的线缆

6.2.4风险评估要素B：电缆EMC装置

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号向系统传输，同时可以降低电子电气系统中线缆在电磁场 中耦合的干扰信号流人系统中设备，

6.2.4.2B1:EMS相关性电缆EMC装置

电子电气系统的理想模型中，应根据被连接设备的EMS风险等级或风险值来确定是否需要诊 EMC装置的衰减值应能降低被连接设备的EMS风险等级或风险值，以使被连接设备的风险等 风险值在加上该EMC装置后达到该设备所需的风险值。具体要求见表1。

表1EMS理想模型电缆EMC装置要求表

表1EMS理想模型电缆EMC装置要求表（续

注1：一个实现360°接地的电缆屏蔽层，能让被连接设备电缆所在评估单元的风险评估值降低约4.4 注2：EMC装置衰减值的要求是增加该EMC装置后使得该设备的风险评估等级达到V或W级，或该设备的 EMC测试结果为通过。然而，由于磁环不是设备EMC风险要素之一，因此，磁环的衰减值与设备风险评 估值之间的关系是无法建立的，确定系统内设备增加EMC装置后判断系统是否能满足理想模型的要求的 方法是EMC测试。 一般风险（测试基本通过）。 显著风险（测试不能通过，但项目较少）。 高度风险（测试不能通过，而且项目较多）

备电缆所在评估单元的风险评估值降低约4.4 注2：EMC装置衰减值的要求是增加该EMC装置后使得该设备的风险评估等级达到V或W级，或该设备白 EMC测试结果为通过。然而，由于磁环不是设备EMC风险要素之一，因此，磁环的衰减值与设备风险 估值之间的关系是无法建立的，确定系统内设备增加EMC装置后判断系统是否能满足理想模型的要求的 方法是EMC测试。 一般风险（测试基本通过）。 显著风险（测试不能通过，但项目较少）。 喜座团险球不能通时而日顶日多

6.2.4.3B,.EMI相关性电缆EMC装置

电子电气系统的理想模型中，应根据被连接设备的EMI风险等级或风险值来确定是否需要该装 置，EMC装置的衰减值应能降低被连接设备的EMI风险等级或风险值，以使被连接设备的风险等级或 风险值在加上该EMC装置后达到该设备所需的风险值。具体要求见表2。

表2EMI理想模型电缆EMC装置要求表

表2EMI理想模型电缆EMC装置要求表（续）

风险评估要素C:电缆厚

屏蔽电缆的存在将导致本来要流入信号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人口处与接地的金属板或金属连接器外壳相连，且； 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

6.2.6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 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。

线缆串扰模型如图 和寄生电感越大耦合干扰越大，而寄生电感 容的大小与线缆之间的距离以及线缆对地

线缆之间的串扰防止应出现在各类不同属性的线缆之间，它是有效降低各电路之间的于扰信号通 过寄生参数传递的有效方法。 理想模型中电源线和一般信号线之间应串扰防止处理，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

6.2.8.1F1:EMS相关性线缆间串扰

型中电源线和敏感信号线之间应进行防止串扰处

6.2.8.2Fz:EMI相关性线缆间串扰

理想模型中电源线和噪声信号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 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

G1EMS相关性线缆间串

理想模型中一般信号线和敏感信号线之间应进行

理想模型中一般信号线和敏感信号线之间应进行防止串扰处

6.2.9.2Gz.EMI相关性线缆间串扰

理想模型中一般信号线和噪声信号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。

理想模型中敏感信号线和噪声 如下增施可闪为采用防正 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

6.2.11风险评估要素I.系统接地

并蔽体，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） 孔缝的最大尺寸不能超过以下两种情况下的最小尺寸： 1）电路最高工作频率波长的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

6.2.12风险评估要素J:设备风险值

6.2.12.1J..设备EMS风险值

设备的EMS风险来自部件的EMS设计，这部分的风险值评估按GB/T38659.1一2020得出， 型中的设备EMS风险值基于应用环境所得出的风险等级是W

6.2.12.2J,:设备EMI风险值

设备的EMI风险来自部件的EMI 分的风险值评估接GB/T38659.1一2020得出，

线缆与参考地或大地组成的环路面积直接与线缆的辐射发射大小相关，环路面积越大辐射越大 环路面积越大，也越容易耦合外部的电磁场，在线缆中感应较高的共模电压和共模电流。理想 ，线缆与参考地或大地之间组成的环路面积为零

7风险要素（评估点）的影响程度等级与风险分

风险要素（评估点）的影响程度等级进行划分，可

GB/T 38659.22021

a I级：特定条件下不能满足时，一定会导致某项测试失败，风险系数为K，=0.4； b Ⅱ级：不能满足时，应有其他特定的弥补措施才能避免测试失败，风险系数为K，=0.3； C Ⅲ级：不能满足时，不一定会导致测试失败，但影响是直接的，而且相对较大，风险系数为K：二 0.2； d）IV级：不能满足时，不一定会导致测试失败，但影响是间接的，且影响较小，风险系数为K，= 0.1。 接如下类型对风险要素的产生的风险效应进行分类，可分为两类： a）a类：那些系统中无该风险要素相关信息，但认为是最高风险的风险要素； b）b类：那些系统中无该风险要素相关信息，但认为是最低风险的风险要素。 表3用来描述系统各EMC风险要素的风险影响程度等级和风险分类。 结合风险要素的风险影响程度及10.2中风险评估的公式对每个风险点设定相应的代号

表3电子电气系统风险要素（评估点）等级描述

电子电气系统EMC风险识别是基于已建立的电子电气系统EMC理想模型上，对系统进行相对应 的描述而进行的。EMC风险识别之前，设计者需要给出系统信息，它可以是系统的具体结构图，配以表 格来描述系统中设备接地情况、电缆类型及数量、各电缆之间的关系等信息。 具体列出信息应包括表3中关于电子电气系统EMC风险评估理想模型中所包含所有风险要素 （评估点），并对具体采用方式加以说明。 电子电气系统EMC风险要素（评估点）需要列出关键信息应符合表4

表4电子电气系统EMC风险要素关键信息

电子电气系统EMC风险分析是对系统中的每个EMC风险要素相对于理想模型的偏离度，赋予其 定的风险评估值。 适用于电子电气系统EMC风险分析的方法是定性和定量结合的方法，设计者可以得到的每个风 险要素的风险等级为“极高”“高”“中”“低”“极低”5类，同时，为了利用风险指数法，EMC风险评估专家 或评估团队还需要对每个风险要素得出的5类等级赋予一定的值，即EMC风险要素的风险评估值。 电子电气系统的EMC风险分析根据系统已经识别的EMC风险评估要素（评估点）的关键信息，按

系统EMC理想模型进行评估分析

9.2.1风险评估要素A：电缆属性

9.2.1.1A,:EMS相关性电缆属性

可按电缆属性EMS风险等级表确定该风险评估要素的EMS风险等级和风险值。按表5所述 该风险要素的风险评估值

表5EMS相关性电缆属性的风险评估赋值原则

9.2.1.2A，:EMI相关性电缆属性

可接EMI相关性电缆属性风险等级表确定该风险评估要素的EMI风险等级和风险要素的风 按表6所述来确定该风险要素的风险评估值

表6EMI相关性电缆属性的风险评估赋值原贝

9.2.2风险评估要素B电缆EMC装置

9.2.2.1B.:EMS相关性电缆EMC装置

所有风险等级为V、U、T的设备端口都要加EMC装置。按表7所述来确定该风险要素的风险

GB/T38659.2—2021表 7EMS相关性电缆EMC装置的风险评估赋值原则风险类型满足度风险等级风险要素的风险值赋值依据全满足极低0全部满足表1要求低30连接设备等级为U，有滤波装置，而结果未知部分满足中60连接设备等级为T，有滤波装置，而结果未知a高80连接设备等级为U，且无滤波装置不满足极高100连接设备等级为T，且无滤波装置不涉及极低A为“低”9.2.2.2B2：EMI相关性电缆EMC装置所有风险等级为V、U、T的设备端口都要加EMC装置。按表8所述来确定该风险要素的风险评估值。表8EMI相关性电缆EMC装置的风险评估赋值原则风险类型满足度风险等级风险要素的风险值赋值依据全满足极低全部满足表2要求低30连接设备等级为U，有滤波装置，而结果未知部分满足中60连接设备等级为T，有滤波装置，而结果未知a高80连接设备等级为U，且无滤波装置不满足极高100连接设备等级为T，且无滤波装置不涉及极低0A为“低”注：EMC装置滤波器的性能参考GB/T7343—2017。9.2.3风险评估要素C：电缆屏蔽屏蔽层应在连接器入口处与接地的金属板或金属连接器外壳相连，并做360°搭接，对于浮地设备应与大地（GND)连接。按表9所述来确定该风险要素的风险评估值。表 9电缆屏蔽和屏蔽层处理评估要素的风险评估赋值原则风险类型满足度风险等级风险要素的风险值赋值依据全满足极低0所有电缆为屏蔽电缆，并360°搭接或无电缆低30无效屏蔽电缆占比≤30%部分满足中6030%<无效屏蔽电缆占比≤60%a高8060%<无效屏蔽电缆占比≤80%不满足极高10080%<无效屏蔽电缆占比≤100%不涉及极低0无电缆注：屏蔽效能测量参考GB/T31723.411—2018GB/T31723.406—2015。17

无效屏蔽电缆占比计算按公式（1）：

K=100% X (X, +X2+**.+X,)/n 式中： 无效屏蔽电缆占比； X,一 屏蔽电缆屏蔽效能有效率，是一个0～1之间的值，可有以下两种情况： 1）屏蔽电缆的实际屏蔽效能与理想屏蔽电缆屏蔽效能的比值，本文件中理想屏蔽电缆 屏蔽效能为不小于80dB； 2） 屏蔽电缆屏蔽层Pigtail长度与屏蔽电缆Pigtail失效长度的比值，本文件中屏蔽电缆 Pigtail失效长度为10cm; 77 系统电缆的数量

风险评估要素D：设备报

这样设备接地端子的设计应具有接较宽的接地线（如编织铜带）的能力。按表10所述来确定该风险要 索的风险评估值。

表10设备接地评估要素的风险评估赋值原则

效接地率占比计算按公式

KD=100% X(Gi +G2+**+G)/n （2 式中： KD一 有效接地率占比； G 接地有效性，是一个0～1之间的值，可有以下两种情况： 1）采用扁平金属体接地时，是部件接地导体的长宽比与理想接地长宽比的比值的倒数 本文件中理想接地导体的长宽比小于5； 2）采用导线接地时，是部件接地导线的以厘米为单位的长度的倒数； 部件的数量

安表11所述来确定该风险要素的风险评估值。

且抗或系统壳体金属部件阻抗风险要素的风险评

9.2.10风险评估要素J:设备风险值

9.2.10.1J.:设备 EMS 风险值

来自系统内部设备自身部件相关的EMS风险评估要素风险值。按表13所述来确定该风险要素 的风险评估值。 9.2.10.2J2设备EMI风险值 来自系统内部设备自身部件相关的EMI风险评估要素风险值。按表13所述来确定该风险要素的 风险评估值。

表13设备EMC的风险评估赋值原则

10.1EMC风险评估工具

电子电气系统EMC风险评价包括将EMC风险分析的结果与预先设定的风险评价准则相比较确 定EMC风险的等级。可以采用风险评估工具建立EMC风险评价准则 本文件采用的风险指数法对电子电气系统最终的EMC风险进行半定量测评，风险指数法是利用 顺序尺度的计分法得出的估算值。风险指数可以用来使用相似准则的一系列风险进行比较。 风险指数可以设计合适的指数模型对各因素的得分进行加、减、乘及/除的运算。通过将得分相加 来考虑累计效果。一旦打分系统得以建立，应将该模型用于已知系统，以便确认其有效性。 风险指数的优点包括： 一可以提供一种有效的划分风险等级的工具； 可以让影响风险等级的多种因素整合到对风险等级的分析中。 局限是如果过程（模式）及其输出结果未得到很好的确认，那么可能使结果毫无意义。 本文件采用了GB/Z37150提及的EMC风险评估工具，将电子电气系统风险评估接照层次分析法 进行了建模，再将风险评估要素按照风险矩阵法分为不同等级，如“极高”“高”“中”“低”“极低”5类，最 后结合风险指数法对风险评估要素进行赋值，并采用风险指数法模型进行结果计算。 本文件对GB/Z37150给出的评估工具的优点及局限加以识别，采用其优点部分，使其得到更好的 应用

10.2EMC风险评估值计算

基于对EMC风险要素的风险分析，可以得到的每个电子电气系统风险要素的风险等级为“极高” 高”中”“低”“极低”五类，在进行半定量分析时，EMC风险评估专家或评估团队还需要对每个风险要 索得出的五类等级赋予一定的值或分值区间。 如果是分值区间，对应设备中每个具体的风险要素，则从分值区间中结合设备实际情况，得出一定 的分值。系统的风险评估值计算按公式（3）：

式中： R 系统整机的EMC风险评估结果值，为0～100； Xi 风险要素的得分为0～100，由EMC风险评估专家基于EMC风险要素的风险等级和设备 实际情况分析确认； K1 —0.4; K2 0.3； K： 0.2； K.

10.3EMC风险评估值的应用

电子电气系统的EMC风险值代表系统实际的EMC水平与理想模型之间的差距，它是一个名 系统EMC测试的要求或在生命周期中的EMC表现是由系统所有应用场所类型决定的，当判图 是否通过EMC测试时或是否在生命周期中出现EMC问题，往往需要先确定系统所应用的场 ，不同的应用场所类型具有不同的EMC要求。因此，如果需要用电子电气系统的EMC风险值

估系统EMC是否存在风险，那么也应先确定系统所应用的场所类型。 电子电气系统应用场所与电子电气设备一样（即场所决定系统和设备EMC测试等级或EMC要 求）根据GB/Z18039.1—2019分为四类： a）第一类：具有特殊保护的环境，如道路车辆内部； b）第二类：居住场所； c）第三类：商业/公共场所； d）第四类：工业场所。 电子电气系统EMC风险等级是由该系统的整机EMC风险评估值（包括EMS风险评估值和EMI 风险评估值）和系统应用场所类型共同决定。 电子电气系统EMC风险等级是电子电气系统EMC测试失败事件发生的概率，从高到低可分为 T、U、V、W四级： a）T：高度风险（测试不能通过，而且项目较多）； b）U：显著风险（测试不能通过，但项目较少）； c）V：一般风险（测试基本通过）； d）W：稍有风险（测试通过，并有余量）。 基于10.2计算得出电子电气系统整机EMS风险评估值，再根据系统所选择的应用场所类型，按表 15最终确定电子电气系统EMS风险等级，

表 15电子电气系统EMS风险等级

基于10.2计算得出电子电气系统整机EMI风险评估值，再根据系统所选择的应用场所类型，按 最终确定电子电气系统EMI风险等级。考虑到具有特殊保护的环境中可能还存在细分，在EMI 等级确认时，可增加第X类应用场所。

表16电子电气系统EMI风险等级

考虑到风险指数法的局限性体育标准，每个风险要素的具体得分宜经评估小组讨论得出，减少人为因素 电子电气系统EMC风险等级分为EMS风险等级和EMI风险等级外，EMC风险评估专家或评

团队还可以将电子电气系统的EMC风险等级与设备所需要考虑的每一个EMC测试项目对应，对每个 则试项目进行逐个分析。医疗电气系统EMC风险评估理想模型见附录D EMC风险评价最终结果基于系统应用环境（即环境决定系统EMC测试等级或EMC要求）

11EMC风险评估结果表述

以以可理解的不培或图形来表达 最终风险结果可以以评估报告或评估标签方 EMC风险评估技术应用意义见附录E。

11.2EMC风险评估评定报告

EMC风险评估的评定结果记录在一份综合的风险评估报告中，该评估报告应具有足够多的细节以 保证评估正确性。评估报告应至少包含以下信息： 目标和范围； 被评估对象与测试项目的关联情况； 所使用的风险准则及其合理性； 列出设备的品牌、规格、型号以及具体的设备的关键信息； 评估方法描述； EMC风险识别过程与结果； 风险分析的结果及评价； 结论和建议

11.3EMC风险评估评定标签

EMC风险评估的评定结果可以标签化。将电子电气系统风险评估结果用简单名了的EMC风险 评估标签来代替，相关工程人员可以利用多媒体设备对标签进行扫码，获取产品的EMC合格评定结 果，如图5所示是扫码标签后的显示示例，图5中可以清晰地看到产品设计中各EMC要素的设计 水平

招标投标图5EMC风险评估标签扫码显示示例