隨著電子設備和小型裝置變得越來越小、輕便，且具備更快的處理速度、更長的電池壽命與更高的運算能力，人們享受著這些科技進步帶來的便利；小型化設備需要更緊密的電子元件，這在降低電磁干擾 (Electromagnetic Interference, EMI) 方面具有一定優勢，然而，緊湊的設計也代表著元件間距縮小，導線與封裝之間的距離更短，從而可能引發更強的電場交互作用、電流迴路、接地迴路和串擾 (Crosstalk) 等現象，成為 EMI 的潛在來源。
現代生活充滿了便利的電子設備，如電視、手機、平板電腦、筆記型電腦及物聯網 (IoT) 裝置，這些設備與馬達、照明、風扇和空調等日常家電同時運行，為我們提供舒適的生活環境；但是當多種電氣及無線設備同時運作時，必須確保訊號在充滿電磁雜訊的環境中依然穩定可靠。
隨著電動車 (EV) 和混合動力車 (HEV) 市場的快速成長，新的電磁相容性 (Electromagnetic Compatibility, EMC) 挑戰也隨之出現，尤其是高壓電池和充電器的廣泛使用帶來的影響更為顯著，如果汽車電子產品的高壓及高頻設計考量不足，將可能引發 EMC 合規問題；因此，專注於降低 EMI 的設計技術成為關鍵，以確保設備符合低排放標準並達成合規性目標。
什麼是 EMI 與 EMC？
高電磁 (Electromagnetic, EM) 雜訊會導致 EMI，EMI 指的是任何干擾其他電路的不必要電氣干擾 (雜訊)，當電子設備散發或傳導 EM 雜訊而影響其他設備時，即會產生電磁排放 (Electromagnetic Emissions)，EMC 則是指電子設備能在不受雜訊干擾影響（抗擾性）下正常運行，且不會對其他電子設備造成干擾（排放）。
EMC 測試與認證
EMC 通常通過依據監管機構所制定的標準進行測試來驗證。這些標準定義了不同環境、應用和運行條件下的雜訊排放測試條件與限值。
雜訊來源 (Noise Sources)
雜訊可能具有瞬態（短暫出現）、非連續性（間歇性）或連續性（持續不斷）的特徵；瞬態、、或非連續性傳導雜訊的潛在來源包括自動開關、溫控器、家電控制器、馬達控制器等；連續傳導雜訊的來源則包括電動馬達、未屏蔽、或屏蔽不良的傳輸線、開關模式電源轉換器 (Switch-Mode Power Converters) 等，設計不當的 PCB（電源和訊號區域距離過近、或濾波不足）也可能產生瞬態、或穩態的傳導雜訊 (conducted emissions)。
電氣雜訊傳播模式
雜訊的傳播主要分為輻射 (Radiated) 與傳導 (Conducted) 兩種模式，解決雜訊問題的第一步是了解其性質，這可能因輻射與傳導模式的相互作用而變得複雜，畢竟，任何傳導的電流都有可能產生輻射場，而場也可能影響電氣訊號。
EMC 設計的挑戰與方法
設計和測試 EMC 需要了解電場 (E-field) 和磁場 (B-field) 的傳播和相互作用，掌握天線理論能有助於理解電子元件、PCB 導線、焊墊、和接地的設計如何影響不同頻率及波長的雜訊，了解電氣雜訊的傳播模式及 EMC 測試方法，能夠提高 EMC 測試通過的可能性，減少代價高昂的設計重做與 PCB 修改。
傳導排放 (Conducted Emissions)
電氣雜訊可能透過場耦合從來源「加害者」設備（aggressor equipment）傳輸到**「受害者」設備**（victim equipment），並透過導線、電纜、連接器、或電路板的走線等進入受害設備的電路中；這種雜訊的傳播方式及其對電力品質的影響稱為傳導發射（conducted emissions）；傳導發射可以直接透過輸入線進入電路中，或以近場能量 (Near-field) 的形式通過電場（E-field）的電容耦合、或磁場（B-field）的磁耦合，意外地進入電路。
由於傳導發射可能涉及電容或磁場的耦合，因此它們本質上是反應性（非輻射性）的近場效應，通常可以用電阻（R）、電感（L）和電容（C）元件的模型來進行模擬。傳導發射的典型測試頻率範圍為150 kHz 至 30 MHz。
潛在的輻射發射來源包括具有開關功能的無線設備、物聯網 (IoT) 設備、收音機、開關電源、電動馬達、數位訊號傳輸線、通訊設備、馬達驅動器，以及任何屏蔽不良或未加屏蔽的輻射源；由於這些設備可能透過電力電纜和傳輸線進行互相干擾，也可能透過空氣進行輻射，因此其中一些也被視為傳導發射的來源。
差模與共模雜訊 (Differential Mode and Common Mode Noise)
傳導排放包含差模 (DM) 和共模 (CM) 電流；差模雜訊 (Differential Mode Noise) 是疊加在電路中的電流，以電源、電路、接地回路為路徑循環流動；共模電流 (Common Mode Currents) 則會透過多條導體以相同方向流動，並指向閉合的公共返回點，例如接地。
共模扼流圈（Common Mode Choke）是一種專門設計用來減少共模（CM）雜訊的元件，它在電子電路中主要作用是提供高阻抗來抑制共模電流；但同時對差模（DM）訊號則呈現低阻抗，使其可以順利通過。。
共模電流（CM）： 共模電流是指在多條導線中沿相同方向流動，並返回到共同接地點的電流，由於這些電流方向一致，共模扼流圈的磁場會累加起來，產生高阻抗，從而抑制這類電流的傳輸；可以想像是兩條路上的「雜訊」都朝著相同的方向流動，共模扼流圈就像是一道「阻擋牆」，能攔住這些同方向的雜訊，不讓它們繼續流過去，這樣可以保護設備不受干擾。
差模電流（DM）： 差模電流則是指在兩條導線中流動方向相反的電流，當差模電流流經扼流圈時，磁場會互相抵消，因此對此電流呈現低阻抗，允許其正常通過；差模訊號是設備所需的正常訊號，正向的訊號和返回的訊號方向是相反的，共模扼流圈不會對這類訊號起阻擋作用，讓它們自由流通，確保設備的正常運作。
輻射排放 (Radiated Emissions)
無意傳輸器 (Unintentional Transmitter) 是指電路元件意外輻射、或散射的電磁波，這些元件實際上成了「天線」，導致經空氣傳播的雜訊影響到電路的其他部分或其他設備；輻射排放通常在源頭距離兩個波長以上時為遠場 (far-field) 效應，並且多在高頻範圍內測試（30 MHz 至 1 GHz），如開關設備、無線裝置、和數位訊號線等未屏蔽的設備。
EMC 認證機構及測試方法
以下是主要的 EMC 認證機構及其基本標準：
FCC (美國聯邦通信委員會，Federal Communications Commission)：負責美國市場的基本合規性測試。
IEC (國際電工委員會，International Electrotechnical Commission)
CISPR (國際無線電干擾特別委員會，Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques)
EMC 標準（EMC Standards）定義了特定的測試設備、測試設置及合格/不合格的限值，這些標準通常針對不同設備的分類，設置了峰值（或準峰值）及平均發射量隨頻率範圍的限制，測量這些位準的設備是依據適用的產品標準、或參考的基本標準來定義的；隨著新產品類型和應用的出現，EMC 標準不斷進行修訂，因此在任何 EMC 測試計劃中應應用最新的批准標準。
準峰值測量（Quasi-Peak Measurements）為根據訊號頻譜成分的重複頻率應用加權因子，即使在峰值檢測時超出測試限制，如果準峰值低於限制，仍可通過測試；這項標準要求滿足平均值和準峰值兩項限制，準峰值量測比峰值量測耗時，如果初始（較快）峰值測量通過測試，則也會通過準峰值測試，不需要進行較慢的準峰值測試。
基本 EMC 文件包含一些基本的術語定義、測試設定和設備需求，例如：線路阻抗穩定網路（Line Impedance Stabilization Network, LISN）就是一種裝置，用來保持電源阻抗的穩定，並在測試過程中隔離測試設備和測試對象，防止相互影響。
EMC 標準又分為三種：
EMC 產品標準：適用於特定類型的產品，例如，針對電腦、家用電器或醫療設備會有不同的 EMC 標準。
產品系列標準：適用於某一類產品，包含多種特定的產品；例如：針對汽車類設備，可能有一套標準適用於所有汽車相關設備。
通用 EMC 標準：當產品不屬於任何特定產品類別或系列時，會使用通用標準。
這些產品、產品系列和通用的 EMC 標準都基於一些更基本的 EMC 原則和標準。
基本 EMC 標準主要的基本 EMC（Electromagnetic Compatibility，電磁相容性）標準涵蓋了廣泛的設備類型，包括：
FCC Title 47 Part 15 — 無線射頻設備（Radio Frequency Devices）是美國的基本標準，根據此標準，Class A 數位設備通常用於商業、工業或業務環境；而 Class B 數位設備主要用於住宅環境，但也可以包含商業、工業或業務環境，Class B 的要求更為嚴格，因此 Class B 設備可以用於 Class A 的環境中。
IEC 61000 系列 — 包括第 1、2、4、5、6 和 9 部分，定義了基本術語、測試和量測方法、安裝規範及 EMI（Electromagnetic Interference，電磁干擾）緩解指導。
IEC 61000-3 — 歐洲（國際）標準，適用於所有連接至公共電力系統且最大電流為 16 A 的電氣和電子設備。
CISPR 16 — 定義了 9 kHz 到 1 GHz 頻率範圍內無線電干擾和抗干擾測試的測量設備和方法。
產品 EMC 標準產品 EMC 標準適用於特定產品，例如電動車充電系統、電力電子轉換系統、電纜和連接器，或醫療電氣設備。
產品特定 EMC 標準的示例包括：
IEC 61851-21 — 電動車充電系統，第 21 部分：電動車連接至 AC/DC 電源的要求。
IEC 62477-1 — 電力電子轉換系統和設備的安全要求，第 1 部分：通用要求。
IEC 61726 — 電纜組件、電纜、連接器及無源微波元件 – 通過混響室測試的屏蔽衰減測量。
IEC 60601-1-2 — 醫療電氣設備，第 1-2 部分：基本安全和性能要求 – 輔助標準：電磁相容性 – 要求和測試。
產品系列 EMC 標準產品系列 EMC 標準適用於更廣泛的產品類別，例如車輛、資訊技術設備，以及工業、科學和醫療設備。
CISPR（Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques）產品 EMC 標準的範例包括：
CISPR 25 — 車輛、船隻和內燃機 – 無線電干擾特性 – 車載接收器保護的限值和量測方法，此為汽車應用的主要標準。
CISPR 22 — 資訊技術設備 – 無線電干擾特性 – 高頻傳導發射的限值和量測方法。
CISPR 11 — 工業、科學和醫療設備 – 無線電頻率干擾特性 – 高頻傳導發射的限值和測量方法。
CISPR 15 — 電氣照明和類似設備的無線電干擾特性限值及測量方法。
通用 EMC 標準通用 EMC 標準分為住宅、商業與輕工業環境和工業環境兩類；工業環境包括大功率的工業、科學和醫療設備；當新產品沒有特定的 EMC 標準時，可使用簡化的通用 EMC 標準；與其他產品標準一樣，這些標準可參考基本 EMC 標準中的特定測試方法。
通用 EMC 標準的範例包括：
IEC 61000-6-3 — 電磁相容性（EMC）– 第 6-3 部分：通用標準 – 住宅、商業及輕工業環境的發射標準。
IEC 61000-6-4 — 電磁相容性（EMC）– 第 6-4 部分：通用標準 – 工業環境的發射標準。
選擇適合的 EMC 標準可能會比較困難，因為需要考慮產品的具體類型和市場需求（例如，當地或國際市場），因此，尋求經過認證的 EMC 測試實驗室的協助可以節省大量時間，這些專業實驗室可以幫助快速確定產品需要遵循的測試標準和要求，確保產品符合 EMC 規範並能順利進入市場。
設計以降低 EMI 的方法
為了減少 EMI（電磁干擾），電子設備中通常會設計低通濾波器（low-pass filters），以抑制不必要的高頻雜訊，對於不同類型的電流，使用的濾波方式也不同：
差模電流：主要使用電感和電容組合成的濾波器來進行抑制，這樣可以有效濾除高頻雜訊，讓設備只保留所需的訊號。
共模電流：會採用共模扼流圈和Y型電容來濾除，共模扼流圈能有效阻擋來自共模電流的雜訊，而Y型電容則有助於將共模雜訊引導到地，從而減少干擾的產生。
此外，縮短 PCB 導線長度、避免電流環路、模擬濾波器性能及進行預測性測試等，都有助於減少 EMI 並確保 EMC 合規性。
設計通過 EMC 預測與合規測試的提示
縮短電路走線以避免意外的輻射源；
設計初期即考量 EMC，以減少設計整改的成本；
使用模擬軟體設計雜訊濾波器，並以實測驗證；
使用磁屏蔽電感器減少磁場耦合；
控制波形的上升/下降速率，避免過快的變化產生高階諧波；
避免高頻走線橫越返回路徑的空隙。
EMC 濾波器模擬
免費的模擬軟體可用於設計和分析 LC 濾波器性能，而基於物理的 3D EM 模擬軟體則能提供材料及幾何細節，以更好地理解電磁場的相互作用。
預測測試與 EMC 測試問題排查技巧
提前進行 EMC 測試（電磁相容性測試）有助於在產品開發階段發現並解決潛在的雜訊問題，從而避免後期的重設計。以下是一些常用的排查技巧：
使用 E-field 和 B-field 探棒：透過這些探棒可以檢測設備中的電場（E-field）和磁場（B-field）干擾，幫助找出 EMI（電磁干擾）的具體來源。
調整電感器方向或位置：如果發現 EMI 來自某些元件，調整電感器的方向或位置，可能有助於減少干擾。
使用頻譜分析儀：這種儀器可以測量並顯示不同頻率範圍內的雜訊強度，幫助工程師確定雜訊的頻率範圍和來源。