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EMC基础 目的 主要是给公司的同事们简单介绍下EMC相关的知识 目录 一 EMC基础知识二 EMC常见测试项目简介三 EMC测试标准及相关组织简介 一 EMC基础知识 1 EMC是什么我们生活中的电磁环境 EMC ElectromagneticCompatibility 定义 在同一电磁环境中 一个设备能够不因其它设备的干扰影响正常工作 同时也不对其它设备产生影响工作的干扰 1 设备内部各电路模块之间的相容性 2 设备与设备 系统与系统之间的相容性 EMC EMS EMI 电磁兼容 抗电磁干扰 电磁干扰 3 电磁兼容问题的三要素 1 干扰源 2 干扰途径 3 敏感源干扰源干扰源不一定是设备本身 也可能是大自然或者人体本身 比如说雷电和身体上的静电 常见干扰途径传导 公共电源 公共地线 互连线辐射 通过空间传播 感应产生 电容耦合 电感耦合 干扰源发射的电磁能量以电磁波的形式 通过空间传播作用到敏感源上 2 为什么产品需要进行EMC相关测试 电磁干扰普遍存在电子技术日益普及越来越多的干扰源进入电磁环境电子设备的灵敏度越来越高干扰和抗干扰成为一个日益突出的问题 市场准入的需要全球各地区基本都设置了相应的市场准入认证用以保护本地区的电磁环境和本土产品的竞争优势 如 北美的FCC 欧盟的CE认证 日本的VCCI认证 中国的3C认证等都是进入这些市场的 通行证 而要获得这些认证就必须让产品通过相应的EMC测试 产品间稳定工作的需要保证设备不被诸如静电 辐射电磁场等各种形式的外来干扰影响其正常工作 保证设备不会对同一电磁环境中的其他设备产生干扰 产品内部兼容性的需要产品内部各单板间是否能够和谐的工作 电源电路是否不会对音视频信号产生干扰 PCB设计时时钟电路是否会干扰控制电路等等都是产品设计时需要重点考虑的问题 也是产品基本功能实现的保证问题 总的说来是为了提高产品的市场竞争力 保证对产品自身和人体或其他设备不产生危害 3 EMC测试项目 EMC EMI EMSEMI测试项目1 辐射连续骚扰 RE RadiatedEmission 2 传导连续骚扰 CE ConductedEmission 3 电流谐波 Harmonic4 电压闪烁 Flicker5 骚扰功率 DP EMS测试项目1 静电放电抗扰度 ESD ElectrostaticDischargeImmunity2 射频场感应的传导骚扰抗扰度 CS ImmunitytoConductedDisturbances InducedbyRadio FrequencyFields3 射频电磁场辐射抗扰度 RS Radiated Radio Frequency ElectromagneticFieldImmunity4 电快速瞬变脉冲群抗扰度 EFT ElectricalFastTransient BurstImmunity5 浪涌 冲击 抗扰度 Surge SurgeImmunity6 电压暂降 短时中断和电压变化的抗扰度 Dips I VoltageDips ShortInterruptionsandVoltageVariationsImmunity7 工频磁场抗扰度 PMS PowerFrequencyMagneticFieldImmunity 二 EMC常见测试项目简介 EMI RE 辐射连续骚扰 1 检验设备通过机壳和各个端口对空间的其它设备的发射干扰情况是否合格 若某个频段超标 就很有可能会干扰到在它附近工作在这个频段的其他设备 进而使其无法正常工作 2 常见测量频率范围 30MHz 1GHz 灯具 微波炉类产品对9KHz 30MHz的磁场干扰也作了要求 1GHz以上 不同国家有不同的测试范围要求 3 测试方法 通过接收天线测量EUT空间发射传播的电场干扰能量在距离3 5 10m处的最大场强值 4 测试场地 半电波暗室或开阔场 注 测量时除非特别规定否则一般以在设备满负载 满负荷工作状态进行测量 以获得设备对周围其他设备或人体的最大干扰情况 EMI CE 传导连续骚扰 1 测量被试设备在工作时产生的干扰信号 通过电源线或者通信信号线 通信端指的是针对接到公网的端口 如网口才有CE测试要求 对于接终端的信号端口如音视频端口则无CE要求 对其他的设备的干扰是否合格 2 常见测量频率范围 150kHz 30MHz 灯具类CE对9KHz 150KHz也作了要求 3 测量方法 在设备的电源线与电网之间插入一台人工电源网络 LISN 其作用是在测试时提供规定的阻抗 并把被测电路和电网上的背景噪声隔离开来 以排除外界因素的影响 进而将干扰电压耦合进接收机 4 测量场地 屏蔽室 EMI Harmonics 谐波电流 1 测量EUT在工作时向电网注入的谐波强度 谐波的来源 设备的输入电压为正弦波 50Hz或者60Hz 当该电压的输入负载为非线性电路时 将会使得输入电流发生畸变 即使得输入电流不为正弦波 进而产生谐波 指的是那些频率为供电系统额定频率整数倍的正弦电压或正弦电流 例如基频为50Hz的交流电 其二次谐波为100Hz的交流电 三次谐波为150Hz 这些谐波电流将会降低设备电源的使用效率 并且会倒灌至电网 对电网产生污染 注 当受试设备功率小于75W时不需要进行谐波测试 2 测量范围 测试上限为基频的40次谐波频率 3 测量方法 将被测设备的电源端接于谐波测试系统EUT端口 使设备运行规定的时间 检测者期间受试设备产生的谐波值 4 测量场地 EMI Flicker1 考量受试设备产生的电压的闪烁会不会对其他的设备和人体产生影响 电压波动的产生 电网中接有大量的由自动接通和切断控制的负荷 如含有温控器 定时器的厨房器具 电加热器 空调器 复印机 当自动程序控制开关进行接通和断开时 将引起电源负荷的频繁变化 其结果使电网电压产生波动 设备电源模块引起输入电源的频率产生变化 其中频率变化从设备端口反灌入电网 会引起电网频率的波动 产生对接入同一电网的其他设备和人体的伤害 2 测量范围 分为两个方面的测试 电压波动幅值 电压闪烁程度 3 测量方法 将被测设备的电源端接于谐波测试系统EUT端口 按照受试设备的产品类型 确定测试的周期 4 测量场地 EMI DP 骚扰功率 1 一般认为 家用电器产品 声频功率放大器 音 视盘机 录音机等设备 它们30MHz以上的辐射发射主要是通过与其相连的电源线和其他连接线向外辐射的 2 测量范围 30 300M 日本做灯具的认证时只要求DP和CE 不要求空间辐射 2 测量方法 考虑到连接线的天线辐射效应 一般在半波长处辐射最大 30MHz对应的半波长5m 所以测试时一般是将被测设备的电源线用同质线缆延长至5m以上 再考虑到功率吸收钳 及起滤波作用的辅助吸收钳 的长度大约1m 则总长度大约为6m 3 测量场地 EMS ESD 静电放电 1 该模拟人或物体在接触设备时所引起的放电 直接放电 以及人或物体对设备邻近物体的放电 间接放电 时对设备工作造成的影响 带静电的物体进行放电时会产生放电电流 这个放电电流会产生短暂的强度很大的电磁场 放电时产生短暂的放电电流和相应的电磁场可能引起电气 电子设备的电路发生故障 甚至损坏 静电放电试验的目的就是检验电气 电子设备在遭受这类静电放电骚扰时的性能 2 试验范围 受试设备的金属外壳和正常使用中可接触的位置 3 试验方法 直接放电 接触放电 空气放电 间接放电 对水平耦合板和垂直耦合板进行放电 4 试验场地 屏蔽室 EMS RS 辐射抗扰度 1 主要是考量受试设备对周围辐射的抵抗能力 2 常见测量范围 80 1000MHz3 测试方法 根据产品类别和试验等级的要求对受试设备的六个面施加相应大小的场强干扰 在测试过程中和测试完成后检测受试设备是否产生功能性故障 4 测量场地 全电波暗室 EMS EFT 电快速脉冲群 1 模拟电网中的设备开关在切换电感性负载时所产生的干扰对受试设备的影响 干扰来源 在继电器 接触器等器件切换时 会在电路中产生一个具有上升时间短 重复频率高 能量较低的特点的干扰信号 这个信号可能导致设备的性能下降 甚至是损坏 2 测试范围 电源端 信号端 3 测试方法 试验时发生器将脉冲信号叠加在电源线 通过耦合 去耦网络 或通信线路 通过电容耦合夹 对设备形成干扰 4 测试场地 屏蔽室 EMS surge1 模拟自然雷击或者电网中接入大容性负载时所产生的脉冲对设备的影响 通过浪涌信号发生器模拟产生一个尖峰电压 耦合到电源线和数据线上 观察设备在这么大的感应电压冲击下是否能正常的工作 干扰来源 设备的使用过程中 在发生雷电时 在电源线和信号线上可能会产生一个感应的高峰电压 这个电压可能会导致设备性能下降甚至损坏 2 测试范围 电源端 信号端3 测试方法 试验时发生器将浪涌脉冲信号叠加在电源线 通过耦合 去耦网络 或通信线路 通过CDN和电容耦合 对设备形成干扰 4 测试场地 屏蔽室 EMS CS 传导抗扰 1 检验设备对来自射频场耦合到线缆上的干扰的抵抗能力 干扰来源 当空间的电磁波的波长和设备线缆的长度可以比拟时 电磁波将会耦合在此段线缆上并产生感应电压 电流 沿着该电缆流进设备内部 从而对设备的正常工作产生干扰 上述的设备线缆包含电源线和信号线 2 测试范围 0 15 80MHz3 测试方法 使用射频信号发生器通过CDN或电流注入钳等设备 将射频电流注入到电缆或信号线中 以此模拟来自环境射频发射机的干扰 4 测试场地 屏蔽室 EMS PFMF 工频磁场 1 工频磁场试验主要模拟50Hz工频电力线所构成的磁场 如大型变压设备附近的磁场等 对设备的影响 对此项试验较敏感的主要是带线圈的设备如CRT 阴极射线显像管 干扰来源 工频磁场是由导体中的工频电流产生的 或由附近的其他装置 如变压器漏磁通 所产生 2 测试范围 对受试设备的X Y Z三个面进行干扰试验 3 测试方法 试验中的磁场波形为正弦波 采用的是浸入法 即将受试设备放在感应线圈的中部进行试验 4 测试场地 屏蔽室 EMS DIPS1 考核电子设备对电压暂降 短时中断和电压变化的抗扰度干扰来源 电网或变电设施由于故障或负荷突然出现大变化 接入大功率电器 2 试验范围 电压暂降 95 降低0 5个周期30 降低25个周期 电压短时中断 95 降低250个周期3 试验方法 通过电压跌落信号发生器来模拟实验的环境 让EUT在电压突然跌落到运行电压的0 30 40 70 观察EUT的工作情况 来判定EUT对电压跌落的抗扰度性能如何 4 试验场地 屏蔽室 EMS性能判据当电子产品由于受到电磁骚扰影响而性能下降时 其性能判据可分为四级 A级 电子产品工作完全正常 B级 电子产品的功能或指标出现非期望偏离 但当电磁骚扰去除后可行自恢复 C级 电子产品的功能或指标出现非期望偏离 电磁骚去除后不能自行恢复 必须依靠操作人员的介入 方可恢复 但不包括硬件维修和软件重装 D级 电子产品元器件损坏 数据丢失 软件故障等 三 EMC测试标准及相关组织简介 研究EMC标准的主要国际组织IEC 国际电工委员会ITU 国际电信联盟ANSI 美国国家标准协会ETSI 欧洲电信标准协会ASTM 美国材料实验协会IEEE 电子电器工程师协会CENELEC 欧洲电工技术标准化委员会 1 IEC 国际电工委员会介绍 成立于1906年 是世界上最早的国际性电工标准化机构 总部在日内瓦 1947年ISO成立后 曾合并如ISO 根据1976年ISO与IEC新协议 两个组织各自独立 IEC负责有关电工 电子领域的国际标准化工作 其他领域则由ISO负责 IEC已制定国际电工标准3000多个 其下承担研究工作的主要是电磁兼容咨询委员会 ACEC 无线电干扰特别委员会 CISPR 和TC77 2 CISPR 国际无线电干扰特别委员会介绍CISPR是世界上最早成立的国际性无线电干扰组织 目标是促进国际无线电干扰问题在下列几方面达成一致 以利于国际贸易 1 保护无线电接收装置 使其免受以下干扰 A 所有类型的电子设备B 点火系统C 包括电力牵引系统的供电系统D 工 科和医用无线电频率E 声音和电视广播接收机F 信息技术设备 2 干扰测量的设备和方法 3 由 1 中干扰源产生的干扰的限值 4 声音和电视广播接收装置抗扰度要求和抗扰度测量方法 5 为避免与其他部门工作重复 沟通协调 6 安全规程对电器设备的干扰抑制的影响IEC主要制定抗干扰标准 CISPR主要制定干扰标准 附表 CISPR标准 3 ANSI 美国国家标准协会介绍 成立于1918年 非赢利性的民间标准化团体 总部在纽约华盛顿特区 目标 增强美国企业在全球的竞争力和美国人的生活质量 通过ANSI的参与活动 美国快速介入ISO和IEC的标准指定工作 并领导了许多关键的分委会的工作 4 ETSI 欧洲电信标准协会 由欧共体委员会在1988年批准成立 非赢利性的电信标准化组织 总部在法国尼斯 宗旨 为实现统一的欧洲电信大市场 及时制定高质量的电信标准 以促进基础结构的综合 确保网络和业务的协调 为开放和建立新的电信业务提供技术基础 并为世界电信标准的制定作出贡献 迄今 已有5000多项标准和技术报告发布 成员来自52个国家 2000年4月8日 其制定的R TTE开始执行 欧洲开放无线电 通信技术产品 测试可以在任何地区进行 EMC测试产品范围 服务产品范围 信息技术设备及办公用设备 音 视频设备 电信终端设备 家电及电动工具类设备 照明类设备 工 科 医 ISM 类设备 汽车电子类设备等 EMC测试标准介绍 基本标准 由CENELEC制定的EMC标准分为 基本标准 定义和说明EMC问题 不包含任何限定值 也不说明任何干扰指标 如IEC61000 4 X1 EN61000 4 2静电放电抗扰度测试ESD2 EN61000 4 3射频电磁场抗扰度测试RS3 EN61000 4 6传导骚扰抗扰度测试