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EMC�(cè)�
閱讀�53959�(shí)間:2010-11-22 14:26:02

  EMC�電磁兼容性,是指“一種器�、設(shè)備或系統(tǒng)的性能,它可以使其在自身環(huán)境下正常工作并且同時(shí)不會(huì)�(duì)此環(huán)境中任何其它�(shè)備產(chǎn)�電磁干擾?!币庵鸽娮訖C(jī)器有兩面�,一�(gè)為干擾源�(duì)其他電子儀器造成的影�,一�(gè)為受到周圍電子儀器發(fā)生的干擾影響,才有EMC的論題出�(xiàn)。EMC的產(chǎn)品認(rèn)證,目前主要依據(jù)的法�(guī)有FCC,CISPR,ANSI,VCCI及EN┅等國際�(guī)�,而這些EMC�(biāo)�(zhǔn)�(duì)于產(chǎn)品的�(cè)試要求,可分為兩大測(cè)試題,一為電磁干�(EMI)�(cè)�,另一為電磁耐受�(EMS)�(cè)��

主要分類

  1.EMI(Electro-Magnetic Interference�---電磁騷擾�(cè)�

  此測(cè)試之目的為:檢測(cè)電器�(chǎn)品所�(chǎn)生的電磁輻射�(duì)人體、公共電�(wǎng)以及其他正常工作�  電器�(chǎn)品的影響�

  EMI�(cè)試主要包含什么內(nèi)��

  Radiated Emission -輻射騷擾測(cè)�

  Conducted Emission-傳�(dǎo)騷擾�(cè)�

  Harmonic-諧波電流騷擾測(cè)�

  Flicker-電壓變化與閃爍�(cè)�

  2. EMS(Electro-Magnetic Susceptibility�---電磁抗擾度測(cè)�

  此測(cè)試之目的為:檢測(cè)電器�(chǎn)品能否在電磁�(huán)境中�(wěn)定工�,不受影響�

  EMS�(cè)試主要包含什么內(nèi)��

  ESD-靜電抗擾度�(cè)�

  RS-射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度測(cè)�

  CS-射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳�(dǎo)騷擾抗擾度測(cè)�

  DIP-電壓暫�,短�(shí)中斷和電壓變化抗擾度�(cè)�

  SURGE-浪涌(沖擊)抗擾度�(cè)�

  EFT-電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)�

  PFMF-工頻磁�(chǎng)抗擾度測(cè)�

  雜散定義:指用標(biāo)�(zhǔn)�(cè)試信�(hào)�(diào)制時(shí)在除載頻和由于正常調(diào)制和切換瞬態(tài)引起的邊帶及鄰道以外    離散頻率上的輻射(既�(yuǎn)端輻射)。雜散輻射按其來源可分為傳導(dǎo)型和輻射型兩��

  傳導(dǎo)雜散:指在天線的接頭�50歐姆�(fù)載上�(cè)得的任意離散信號(hào)的電平功��

  輻射雜散:測(cè)試設(shè)備的�(jī)�、結(jié)�(gòu)及互連電纜引起的雜散騷擾。測(cè)試條件在電波暗室�(nèi)�(jìn)�,或是在戶外�(jìn)行�

條件與方�

  �(cè)試依�3�(gè)方面因素:方�、技�(shù)、設(shè)�。方法由�(cè)量原理和�(cè)試設(shè)備的使用方法兩者來確定,技�(shù)是為了得到正確的�(cè)試結(jié)果(較高的準(zhǔn)確度)而采取的一切測(cè)試手�,設(shè)備則是體�(xiàn)上述兩�(gè)因素為測(cè)試服�(wù)的一切技�(shù)裝置。這些都必須標(biāo)�(zhǔn)�,以保證�(cè)試具有重�(xiàn)性和真實(shí)��

  EMC�(cè)試條件由�(cè)試方法決�。具體測(cè)試方法分為在�(shí)�(yàn)室條件下�(jìn)行的試驗(yàn)�(tái)法和在實(shí)際使用條件下�(jìn)行的�(xiàn)�(chǎng)法。要模擬�(xiàn)�(chǎng)可能碰到的所有干擾現(xiàn)象是不可能的,特別是�(xiàn)�(chǎng)法具有無法克服的局限性。但通過�(biāo)�(zhǔn)化的�(cè)試可以較全面地獲取被�(cè)�(shè)備EMC性能如何的信�。為此,國際上推薦首先采用試�(yàn)�(tái)�,除非無法在�(shí)�(yàn)室�(jìn)�,一般不用現(xiàn)�(chǎng)法�

  抗擾度測(cè)試主要方法是按照�(shè)備所處的電磁�(huán)境條�,結(jié)合用戶對(duì)�(shè)備采取的措施,選擇合適的�(yán)酷度等級(jí),依照有�(guān)�(cè)試方法�(jìn)行測(cè)�,根�(jù)�(chǎn)品標(biāo)�(zhǔn)提出的合格判決條件評(píng)定測(cè)試結(jié)果是否合�。這是抗擾度測(cè)試與其它�(cè)試主要差異之��

  電磁�(huán)境中的電磁騷擾源、電磁騷擾源�(duì)�(shè)備的耦合方式、設(shè)備對(duì)電磁騷擾的敏感度以及用戶�(duì)工作�(xiàn)�(chǎng)的防�(hù)措施直接與嚴(yán)酷度等級(jí)相關(guān)。即使用�(huán)境決定了干擾的形�,安裝防�(hù)條件決定了干擾的�(yán)酷度等級(jí)。GB/T13926.4具體�(guī)定了在電磁環(huán)境中與嚴(yán)酷度等級(jí)相對(duì)�(yīng)的設(shè)備工作下的電氣環(huán)境條件:

  1�(jí),具有良好保�(hù)的環(huán)�,如�(jì)算機(jī)��

  2�(jí),受保護(hù)的環(huán)�,如工廠和電廠的控制室或終端室;

  3�(jí),典型的工業(yè)�(huán)�,如工業(yè)過程裝置、電廠和露天高壓變電所的繼電器房等�(chǎng)所�

  4�(jí),嚴(yán)酷的工業(yè)�(huán)�,如電站、未采取特殊安裝措施的工�(yè)過程�(shè)�、室外區(qū)域等�

  IEC801�5中針�(duì)電涌的源為電力切換瞬變或間接雷擊的閃電瞬變,�(duì)�(shè)備的安裝條件與防�(hù)�(shè)施作如下分類(適用電涌)�

  0類:保護(hù)良好�、有一次和二次過壓保護(hù)的電氣環(huán)�,通常處于特殊的房間內(nèi),電涌電壓不�(huì)超過25V�

  1類:局部保�(hù)�、有一次過壓保�(hù)的電氣環(huán)境,電涌電壓不超�500V�

  2類:電源線與其它線路分離�,電纜隔離良好的電氣�(huán)�,電涌電壓不超過1kV�

  3類:電源電纜與信�(hào)電纜并行敷設(shè)的電氣環(huán)�,電涌電壓不超過2kV�

  4類:互連線象室外一樣沿著電源電纜敷�(shè),且電子線路和電氣線路均使用電纜的電氣環(huán)�,電涌電壓不超過4kV�

  5類:非人口稠密區(qū)�(nèi)電子裝置�(lián)接電訊電纜和架空電源線的電氣�(huán)��

  �(duì)0類不做電涌測(cè)�。一般電源產(chǎn)品處�1類或2類電氣環(huán)�,可選擇�(yán)酷度等級(jí)�1�(jí)�2�(jí)�

  必須指出,把�(huán)境作為抗擾度�(cè)試的相關(guān)條件是抗擾度�(cè)試的重要特點(diǎn)。因?yàn)槿绻鲆曔@些相�(guān),不考慮裝置的應(yīng)用工作環(huán)境條�,而認(rèn)為裝置應(yīng)�"�(dú)�",應(yīng)該適合于插入任何一種組合裝置(或系�(tǒng))中,就�(huì)由此�(chǎn)生所有被�(cè)裝置都必須接受全部項(xiàng)目的干擾試驗(yàn),并且要�(dá)到嚴(yán)酷度等級(jí)的錯(cuò)誤結(jié)�。這不僅對(duì)要用的裝置造成過高的不合理的嚴(yán)格限制,而且還會(huì)因需要�(jìn)行大量試�(yàn)而不得不承擔(dān)很大的經(jīng)�(jì)�(fù)�(dān)�

  另外,抗擾度�(cè)試涉及到高壓信號(hào),除了應(yīng)�(yán)格遵守有�(guān)安全�(guī)定外,還有必要在抗擾度實(shí)�(yàn)后再�(duì)�(shè)備�(jìn)行安全測(cè)試� �(duì)于交流穩(wěn)壓電源這類大功率電工產(chǎn)�,選取從市電�(dǎo)入的以高�、高能為特征的抗擾度�(xiàng)�,并且選擇較其它電工、電子產(chǎn)品要高的�(yán)酷度等級(jí),是必要��

  抗擾度測(cè)試的另一重要特點(diǎn)是對(duì)試驗(yàn)�(fā)生器技�(shù)參數(shù)作出�(yán)格而明確的�(guī)�。為了對(duì)�(shè)備的抗擾度性能�(jìn)行比較,就要有一種能�(chǎn)生比較一致并可重�(fù)再現(xiàn)的試�(yàn)裝置,這就是干擾模擬發(fā)生器。顯然必須規(guī)定發(fā)生器的輸出內(nèi)阻、輸出波形要�、開路電壓幅度與誤差;以保證試驗(yàn)�(jié)果的一�,重�(fù)性好。否�,因不同被測(cè)�(shè)備源端阻抗不同,�(duì)�(fā)生器的阻抗匹配不同而無法使�(fā)生器在帶載下輸出波形或幅度相�。實(shí)際上,阻抗不匹配就是抑制電磁騷擾的一�(gè)有效手段� 交流�(wěn)壓電源對(duì)外界(通過市電�(wǎng)�(luò))的電磁騷擾�(cè)試項(xiàng)目有:諧波傳�(dǎo)干擾�(cè)�、高頻傳�(dǎo)干擾�(cè)��

  諧波傳導(dǎo)干擾�(cè)試是�(duì)�(shè)備的電源�(jìn)線入端工頻電流諧波�(jìn)行測(cè)試;�(cè)�40次以下各次電流諧波�,對(duì)三相電源還應(yīng)�(cè)試中線的電流諧波。在交流�(wěn)壓電源性能�(xiàng)目中以源電流相對(duì)諧波含量來考核此項(xiàng)��

  交流�(wěn)壓電源的傳導(dǎo)干擾試驗(yàn)同其它電子產(chǎn)品一�,可采用GB6833�86電子�(cè)量儀器電磁兼容性試�(yàn)�(guī)范(參照采用HP公司�(biāo)�(zhǔn)或GB9254�88信息技�(shù)�(shè)備的無線電干擾極限值和�(cè)量方法(等效采用CISPR�22�1985�。高頻傳�(dǎo)干擾�(cè)試中一�(gè)重要�(cè)試裝置是要用人工電源�(wǎng)�(luò)(Artificial Main Network�,在美國�(biāo)�(zhǔn)中則稱為電源阻抗�(wěn)定網(wǎng)�(luò)(Line Impedance Stabilization Network, LISN�。這是由于不同電力條件�,市電在不同�(shè)備電源輸入端呈現(xiàn)的高頻阻抗也不相�,為使測(cè)試結(jié)果反映真�(shí)情況,必須在受試�(shè)備與其電源端子間接入合乎要求的網(wǎng)�(luò),該�(wǎng)�(luò)既能使設(shè)備與電網(wǎng)間實(shí)�(xiàn)射頻隔離,又能為�(shè)備提供穩(wěn)定的高頻阻抗。人工電源網(wǎng)�(luò)的支路數(shù)與供電系�(tǒng)的線路數(shù)相同,網(wǎng)�(luò)與干擾測(cè)量儀之間的連接�(yīng)保證阻抗匹配�50Ω/50μH�,對(duì)每根電源線分別�(jìn)行測(cè)試,�(cè)量的是干擾電壓�。GJB152�86則推薦采用電流探頭法�(cè)量傳�(dǎo)干擾電流;其中在電源線與地之間并�10μF穿心電容器,作用與LISN相同。電流探頭法使用簡便,測(cè)量迅速,便于�(xiàn)�(chǎng)�(cè)�,較接近�(shí)際情�,可能今后測(cè)量以其為�。此�,軍�(biāo)采用峰值檢波器,GB9254采用�(zhǔn)峰值檢波器�

  射頻輻射干擾�(cè)試較�(fù)�,涉及到�(cè)試場(chǎng)地、天�、測(cè)試線路連接等測(cè)試問�。測(cè)試場(chǎng)地為野外開闊、背景電磁噪聲電平至少比允許極限值小6dB。這種要求很難�(shí)�(xiàn),標(biāo)�(zhǔn)還推薦可以用電磁屏蔽室(還有如電波暗室等)作為替�。測(cè)試輻射場(chǎng)�(qiáng)�(shí)被測(cè)�(shè)備應(yīng)�(yán)格按�(shí)際工作方式接�,電源線、信�(hào)線都不允許特意卷�、收�,以反映真實(shí)�� 總之,基于交流穩(wěn)壓電源使用價(jià)值要�,其EMC性能�(yīng)�(dāng)是:除了本身能達(dá)到較高嚴(yán)酷度等級(jí)的抗擾度指標(biāo)、合格的電磁干擾限制以及提供合適的交流電壓條件外,更重要的是要為其負(fù)載(�(duì)EMI敏感的電子儀器設(shè)備特別是信息技�(shù)�(shè)備),在較嚴(yán)酷電磁環(huán)境條件下工作,提供充足的EMC安全裕度。這不但是交流�(wěn)壓電源的基本功能,而且也是�(duì)其的EMC要求及對(duì)其�(jìn)行EMC�(cè)試的依據(jù)�

�(xiàng)目與要求

  EMC�(cè)試要求根�(jù)�(chǎn)品用途分�3大類:即軍用類、工商環(huán)境使用類、民用及居住區(qū)�(huán)境使用類。后兩者的�(cè)試項(xiàng)�、要�、方法等均較一�,差異在于對(duì)指標(biāo)要求�。軍用類,因其使用特殊性與�2類有較大差異。此外,航空、船舶設(shè)備也因其使用特殊�,除了同軍用�(shè)備一樣有較高要求�,還有國際通用的標(biāo)�(zhǔn)�(guī)�。基于市�(chǎng)上銷售的交流�(wěn)壓電源的使用條件,本文重�(diǎn)說明�2��

  鑒于社會(huì)上對(duì)EMC問題日益�(guān)注,涉及的與�(chǎn)品很�,IEC已將EMC要求作為IEC的基�(chǔ)�(biāo)�(zhǔn)來對(duì)�。這就是著名的IEC61000系列�(biāo)�(zhǔn)。該�(biāo)�(zhǔn)在國際上已視為與安全�(biāo)�(zhǔn)同等重要的通用�(biāo)�(zhǔn)。其中之一的IEC61000�4《測(cè)試技�(shù)》是指導(dǎo)有關(guān)EMC�(cè)試的基礎(chǔ)�(biāo)�(zhǔn)。由于EMC技�(shù)是一門�(fù)雜的、涉及多門�(xué)科的、不斷發(fā)展的新技�(shù),有�(guān)EMC�(cè)試項(xiàng)目、要�、方法也在不斷修訂、完�� 因此,IEC61000�4中許多項(xiàng)目仍未正式發(fā)�,還處于草案之中。為了便于讀者了解這方面知�(shí),我們對(duì)涉及交流�(wěn)壓電源的�(xiàng)目作一介紹,對(duì)于有�(guān)國家�(biāo)�(zhǔn)采用的IEC�(xiàng)目則重點(diǎn)介紹�

  IEC61000�4,全名為《Electro magnetic Compatibility for Electrical and Electronic Equipment,Part4:Testing and Measurement Techniques�,即《電氣和電子�(shè)備的電磁兼容性第4部分:測(cè)試技�(shù)》。其中列�11�(gè)�(cè)試項(xiàng)�。與交流�(wěn)壓電源標(biāo)�(zhǔn)SJ/T10541�94有關(guān)的項(xiàng)目與要求介紹如下�

  IEC61000�4�4:Electrical Fast Transients(Burst) Immunity Test(電快速瞬變脈沖群),SJ/T10541�94與SJ/T10542�94采用了該�(biāo)�(zhǔn)。該�(xiàng)目的目的在于�(yàn)證設(shè)備在承受切換瞬變(感性負(fù)載中斷、繼電器觸點(diǎn)跳開等)�(chǎn)生的各種瞬時(shí)干擾�(shí)的抗干擾性能。其試驗(yàn)�(yán)酷度等級(jí)(在電源輸入端上的干擾發(fā)生器�50Ω�(nèi)阻)開路輸出試驗(yàn)電壓)分別為1�(jí)�0.5kV�2�(jí)�1kV�3�(jí)�2kV�4�(jí)4kV�

  IEC61000�4�5Surge Transients Immunity Test(電涌或浪涌�。該�(xiàng)�(nèi)容暫�(shí)處于草案之中。與此相�(guān)的可參考著名的IEC801�5及美國標(biāo)�(zhǔn)IEEEstd587�1980《IEEE Guide for Surge Voltages in Low-Voltage ACPower ircuits》(IEEE�(dǎo)則:低壓交流電力電路�(nèi)的電涌)。電子行�(yè)�(biāo)�(zhǔn)SJ/T10541�94及SJ/T10542�94引用了該方面的部分內(nèi)�。該�(xiàng)目的目的是驗(yàn)證設(shè)備在承受由電力切換、雷電產(chǎn)生的高能電涌�(shí)的抗干擾性能。其�(yán)酷度等級(jí)的劃分同�,但干擾�(fā)生器的輸出阻抗為2Ω,而前者為50Ω。干擾發(fā)生器輸出分開路電壓波1.2×50μs(�(duì)高阻�(fù)�)與短路(放電)電流波8×20μs(對(duì)低阻�(fù)載)兩類。類似測(cè)試要求在許多電工電子�(chǎn)品標(biāo)�(zhǔn)中都已列��

  除此之外,國際上還有采用高頻尖峰噪聲敏感度測(cè)�。特別是日本,這項(xiàng)�(cè)試很普遍。美國軍用標(biāo)�(zhǔn)MILSTD461�462采用類似�(xiàng)�,但要求使用的噪聲模擬發(fā)生器的功率遠(yuǎn)大于前�。國�(nèi)也有類似�(biāo)�(zhǔn),如GB4859�84中的50kHz�100MHz電源線傳�(dǎo)敏感度測(cè)�;GJB151�86,GJB152�86中的CS06�(xiàng)�,噪聲為矩形脈沖�。此�,GB6162�85(參照采用IEC255�4)則采用衰減振蕩��

  SJ/T10541�94與SJ/T10542�94建議�(duì)這兩種方式任意選擇其中之一。該�(xiàng)目的目的同IEC61000�4�4。矩形脈沖波的特�(diǎn)是快速上升及低重�(fù)率,衰減振蕩波的特點(diǎn)是高幅�、低能量。對(duì)含有�(shù)字電路的�(chǎn)�,用矩形脈沖波較能說明對(duì)干擾的敏感程度�

  電磁干擾方面的項(xiàng)目有工頻諧波限制要求、傳�(dǎo)干擾與輻射干擾限制要�。SJ/Z9029.2�87(等效采用IEC555�2�1982)規(guī)定了�(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流限制值要�。對(duì)于大功率半導(dǎo)體變流器,GB/T3859.2�93則用�(duì)不同變流裝置(按脈波�(shù))規(guī)定功率容量(電源系統(tǒng)短路容量與變流器基波視在功率之比)來限制電流諧波。必須指�,電�、電子產(chǎn)品通過電源線向市電傳導(dǎo)電流諧波問題已被�(rèn)定是電力污染,而作為市電系�(tǒng)"�(huán)�"�(duì)象來處理,這方面的要求將日益強(qiáng)��

  EMC�(cè)試結(jié)果的判定,對(duì)抗擾度測(cè)試與�(duì)電磁干擾�(cè)試分別采用完全不同的方式。后者采用定量規(guī)定限制值作為合格的門限判定點(diǎn);前者一般采用定性方法來判定,即按產(chǎn)品在�(cè)試中的性能表現(xiàn)分類(以GB/T13926�92為例):

  a類:在產(chǎn)品性能指標(biāo)�(guī)范內(nèi)(允差度�(nèi)�,性能正常�

  b類:功能或性能暫時(shí)降低或喪�,但能自行恢�(fù)�

  c類:功能或性能暫時(shí)降低或喪失,但需操作者干�(yù)或系�(tǒng)�(fù)��

  d類:因損壞而不可恢�(fù)的功能降低或喪失�

  在�4類中,a類作為合�,d類作為不合格是毫無疑義的。對(duì)于b類與c�,合格的判定由廠家與用戶根據(jù)具體情況�(xié)商規(guī)定。自�,對(duì)此兩類所采取的技�(shù)措施是不同的。似乎抗擾度�(cè)試的判定太松,其�(shí)是體�(xiàn)了標(biāo)�(zhǔn)的自由度原則。因?yàn)楸粶y(cè)�(shè)備種類繁�,差異大,因此很難為�(píng)定合格作出通用定量的規(guī)�。當(dāng)�,對(duì)于具體某一類產(chǎn)品應(yīng)�(dāng)給出確定的評(píng)定標(biāo)�(zhǔn)。SJ/T10541�94就體�(xiàn)了這�(gè)要求。GB/T3859.1�93中類似規(guī)定了變流器受擾類�,作為合格判定的依據(jù)。該�(biāo)�(zhǔn)定義�3�(jí),即�

  F�(jí):性能�(jí),是指該變流器能承受而不降低性能的所有各種電擾動(dòng)極限值的組合�

  T�(jí):跳閘級(jí),是指變流器能承受而不因保�(hù)器件�(dòng)作而中斷運(yùn)行的所有各種電擾動(dòng)極限值的組合;可�(jìn)一步分為兩種情況:干擾過去后能自動(dòng)重合閘及不能自動(dòng)重合閘(要用手動(dòng)等方式)�

  D�(jí):損壞級(jí),是指變流器能承受而不造成損壞的所有電擾動(dòng)極限值的組合�

  顯然,這里的F�(jí)相當(dāng)于a�,D�(jí)相當(dāng)于d類,T�(jí)則包括b,c��

  �(duì)于有抗干擾功能要求的交流�(wěn)壓電源在SJ/T10541中規(guī)�,除了應(yīng)保證能正常工作外,還�(yīng)在輸 出端給負(fù)載合適的敏感度門�;規(guī)定疊加在輸出電壓上的干擾殘壓的峰值不�(yīng)大于輸出電壓�(biāo)稱值的20%。這是該標(biāo)�(zhǔn)遵從�(biāo)�(zhǔn)的目的性原�,充分考慮交流�(wěn)壓電源與其它電工、電子產(chǎn)品在使用功能要求上具有本�(zhì)的區(qū)�。即前者要為后者服�(wù),前者也作為后者電源EMI的電力濾波器,目的是為對(duì)EMI敏感的設(shè)備提供足夠的EMI安全裕度,提高設(shè)備的抗擾度等�(jí)。根�(jù)GB6833.4�(guī)定,電子儀器對(duì)電源瞬態(tài)敏感度的要求是:�(yīng)能經(jīng)受標(biāo)稱源電壓變化量的20%的瞬態(tài)電壓沖擊干擾而不致工作失�。為�,在SJ/T10541中規(guī)定以這�(gè)�(shù)值作為交流穩(wěn)壓電源在接受抗擾度試�(yàn)�(shí)的輸出允許瞬�(tài)電壓值(敏感度門限)�

  此外,考慮到交流穩(wěn)壓電源要為電子儀器設(shè)備提供合適的交流電壓條件,SJ/T10541還規(guī)定在抗擾度試�(yàn)�(shí),交流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)偏差(即輸出效應(yīng))應(yīng)在其基準(zhǔn)條件(公差G)內(nèi),以此作為是否性能降級(jí)的判定依�(jù)。這樣兩者結(jié)�,以科學(xué)、合理、實(shí)�、易操作方式,解決了在對(duì)交流�(wěn)壓電源抗擾度性能�(jìn)行具體考核及合格評(píng)定時(shí),無定量指標(biāo)為依�(jù)的難�。而一般標(biāo)�(zhǔn)則只籠統(tǒng)地以誤動(dòng)�、性能下降或降�(jí)來作為考核及合格評(píng)定依�(jù),顯�,這種定性方法不易操��

EMI�(cè)定相�(guān)�(guī)�

  EMI所�(cè)量的�(xiàng)��30MHz以下所�(cè)量的為電源傳�(dǎo)�30-1GHz所�(cè)量的為輻射傳�(dǎo)�

  在測(cè)定儀器設(shè)定必須在RBW = 9K(Conduction�) & 120KHz(Radiation�)下達(dá)成下面的目標(biāo)。此�(huán)境必須在背景噪聲極低的條件場(chǎng)所或隔離外界干擾源之環(huán)境底下才能得到量�(cè)�(biāo)�(zhǔn)值�

  (�) CISPR 11/CISPR22 訊息等級(jí)B�(cè)試標(biāo)�(zhǔn)

CISPR 11/CISPR22 訊息等級(jí)B測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

單片�(jī)的及EMC故障排除

  引言

  所謂EMC就是:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁�(huán)境中能正常工�,且不對(duì)該環(huán)境中任何事物�(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能�。EMC�(cè)試包括兩大方面內(nèi)容:�(duì)其向外界�(fā)送的電磁騷擾�(qiáng)度�(jìn)行測(cè)試,以便確認(rèn)是否符合有關(guān)�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定的限制值要求;�(duì)其在�(guī)定電磁騷擾強(qiáng)度的電磁�(huán)境條件下�(jìn)行敏感度�(cè)�,以便確�(rèn)是否符合有關(guān)�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定的抗擾度要求。對(duì)于從事單片機(jī)�(yīng)用系�(tǒng)�(shè)�(jì)的工程技�(shù)人員來說,掌握一定的EMC�(cè)試技�(shù)是十分必要的。EMC是電磁兼容(Electro-Magnetic Compatibility)的縮寫,它包括電磁干擾(EMI)和電磁敏感性(EMS)兩部分。由于電器產(chǎn)品在使用�(shí)�(duì)其它電器有電磁干�,或受到其它電器的電磁干�,它不僅�(guān)系到�(chǎn)品工作的可靠性和安全�,還可能影響其它電器的正常工�,甚至導(dǎo)致安全危�(xiǎn)�

  1 單片�(jī)系統(tǒng)EMC�(cè)�

 ?�?)測(cè)試環(huán)�

  為了保證�(cè)試結(jié)果的�(zhǔn)確和可靠�,電磁兼容性測(cè)量對(duì)�(cè)試環(huán)境有較高的要�,測(cè)量場(chǎng)地有室外開闊�(chǎng)�、屏蔽室或電波暗室等�

 ?�?)測(cè)試設(shè)�

  電磁兼容�(cè)量設(shè)備分為兩類:一類是電磁干擾�(cè)量設(shè)�,設(shè)備接上適�(dāng)?shù)膫鞲�?,就可以�(jìn)行電磁干擾的�(cè)量;另一類是在電磁敏感度�(cè)�,設(shè)備模擬不同干擾源,通過適當(dāng)?shù)鸟詈?去耦網(wǎng)�(luò)、傳感器或天�,施加于各類被測(cè)�(shè)�,用作敏感度或干擾度�(cè)量�

 ?�?)測(cè)量方�

  電磁兼容性測(cè)試依�(jù)�(biāo)�(zhǔn)的不�,有許多種測(cè)量方�,但歸納起來可分�4類;傳導(dǎo)�(fā)射測(cè)�、輻射發(fā)射測(cè)�、傳�(dǎo)敏感度(抗擾度)�(cè)試和輻射敏感度(抗擾度)�(cè)��

  �4)測(cè)試診斷步�

  �1給出了一�(gè)�(shè)備或系統(tǒng)的電磁干擾發(fā)射與故障分析步驟。按照這�(gè)步驟�(jìn)�,可以提高測(cè)試診斷的效率�

電磁兼容測(cè)試診斷步驟

 ?�?)測(cè)試準(zhǔn)�

  ①試�(yàn)�(chǎng)地條件:EMC�(cè)試實(shí)�(yàn)室為電波半暗室和屏蔽�。前者用于輻射發(fā)射和輻射敏感�(cè)�,后者用于傳�(dǎo)�(fā)射和傳導(dǎo)敏感度測(cè)��

  ②環(huán)境電平要求:傳導(dǎo)和輻射的電磁�(huán)境電平遠(yuǎn)低于�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定的極限�,一般使�(huán)境電平至少低于極限�6dB�

 ?、墼�?yàn)桌�

 ?、軠y(cè)量設(shè)備和被測(cè)�(shè)備的隔離�

  ⑤敏感性判別準(zhǔn)則:一般由被測(cè)方提�,并�(shí)話監(jiān)視和判別,以�(cè)量和觀察的方式確定性能降低的程��

  ⑥被�(cè)�(shè)備的放置:為保證�(shí)�(yàn)的重�(fù)�,對(duì)被測(cè)�(shè)備的放置方式通常有具體的�(guī)定�

 ?�?)測(cè)試種�

  傳導(dǎo)�(fā)射測(cè)�、輻射發(fā)送測(cè)�、傳�(dǎo)抗擾度測(cè)�、輻射抗擾度�(cè)��

 ?�?)常用測(cè)量儀

  電磁干擾(EMI)和電磁敏感度(EMS)測(cè)試,需要用到許多電子儀�,如頻譜分析儀、電磁場(chǎng)干擾�(cè)量儀、信�(hào)�、功能放大器、示波器�。由于EMC�(cè)試頻率很寬(20Hz�40GHz�、幅度很大(μV�(jí)至kW�(jí))、模式很多(FM、AM等)、姿�(tài)很多(平�、斜放等�,因此正確地使用電子儀器非常重要。測(cè)量電磁干擾的合適儀器是頻譜分析儀。頻譜分析儀是一種將電壓幅度隨頻率變化的�(guī)律顯示出來的儀�,它顯示的波形稱為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在測(cè)量電磁干擾中的缺�(diǎn),能夠精確測(cè)量各�(gè)頻率上的干擾�(qiáng)�,用頻譜分析儀可以直接顯示出信�(hào)的各�(gè)頻譜分量�

  在解決電磁干擾問題時(shí),最重要的一�(gè)問題是判斷干擾的來源。只有準(zhǔn)確將干擾源定位后,才能夠提出解決干擾的措�。根�(jù)信號(hào)的頻率來確定干擾源泉是最簡單的方�,因?yàn)樵谛�?hào)的所有特征中,頻率特征是最�(wěn)定的,并且電路設(shè)�(jì)人員往往�(duì)電路中各�(gè)部位的信�(hào)頻率都十分清楚。因�,只要知道了干擾信號(hào)的頻�,就能夠推測(cè)出干擾是哪�(gè)部位�(chǎn)生的。對(duì)于電磁干擾信�(hào),由于其幅度往往�(yuǎn)小于正常工作信號(hào),用頻譜分析儀做這種�(cè)量是十分簡單�。由于頻譜分析儀的中頻帶寬較�,因此能�?qū)⑴c干擾信號(hào)頻率不同的信�(hào)濾除�,精確地�(cè)量出干擾信號(hào)頻率,從而判斷產(chǎn)生干擾信�(hào)的電��

  2 電磁兼容故障排除技�(shù)

 ?�?)傳�(dǎo)型問題的解決

 ?、偻ㄟ^串聯(lián)一�(gè)高阻抗來減少EMI電流�

  ②通過并聯(lián)一�(gè)低阻抗將EMI電流短路到地或引到其它回路導(dǎo)��

 ?、弁ㄟ^電流隔離裝置切斷EMI電流�

 ?、芡ㄟ^其自身作用來抑制EMI電流�

  �2)電磁兼容的容性解決方�

  一種常見的�(xiàn)象是不把濾波電容的一�(cè)看成直接與一�(gè)分離的阻抗相連,而看成與傳輸線相�。典型的情況�,當(dāng)一條輸入輸出線的長度達(dá)到或超過1/4波長�(shí),該傳輸線變“長�。實(shí)際可以用下式近似表示這種變化�

  l�55/f

  式中:l單元為m,f單位為MHz。這�(gè)公式考慮了平均傳播速度,它是自由空間理論的0.75��

  a. 電介�(zhì)材料及容�

  電磁干擾濾波使用的大部分電容是無極性電��

  b. 差模(線到線)濾波電容性電��

  c. 共模(線到地/�(jī)殼)濾波電容

  共模(CM)去耦通常使用小電容(10�100nF�。小電容可以將不期望的高頻電流在其�(jìn)入敏感電路之前或在其離噪聲電路較�(yuǎn)�(shí)就將其短路到�(jī)殼上�。為了得到良好的高頻衰減電路,減小或消除寄生電感是關(guān)鍵之所�。因此有必要使用超短�(dǎo)線,尤其希望使用無引線元器件�

 ?�?)感�、串�(lián)損耗電磁兼容解決方�

  就電容而言,Zs和Z1如果不是純電阻的�,在�(jì)算頻率時(shí),要使用它們的�(shí)際�。電容器串聯(lián)在電源或信號(hào)電路�(shí),必須滿足:

 ?、倭鬟^的工作電流不�(yīng)該引起電感過熱或過大的有過之而無不及降;

 ?、诹鬟^的電流不能引起電感磁飽和,尤其是�(duì)高導(dǎo)磁材料是毫無疑問��

  解決方案有以下幾種:

  *磁芯材料�

  *鐵氧體和加載鐵氧體的電纜�

  *電感、差模和共模�

  *接地扼流��

  *組合式電感電容元件�

 ?�?)輻射型問題的解�

  在很多情況下,輻射電磁干擾問題可能在傳導(dǎo)階段�(chǎn)生并被排�,還有些解決方案是可以抑制干擾裝置在輻射傳輸通道�,就像場(chǎng)屏蔽那樣工作。根�(jù)屏蔽理論,這種屏蔽的效果主要取決于電磁干擾源的頻率、與屏蔽裝置之間的距離以及電磁干擾場(chǎng)的特性——電�(chǎng)、磁�(chǎng)或者平面波�

 ?、賹?dǎo)體帶。使用銅或鋁帶要吧簡單快速地建立一種直接的屏蔽和低阻連連接或總線。它們對(duì)于臨�(shí)的解決方案和相對(duì)的解決方案來說是很方便的。厚度在0.035�0.1mm之間,并且背面帶有導(dǎo)電黏合劑以便安裝。如果使用銅�(dǎo)電帶,其通過電阻�20mΩ/cm2。應(yīng)用場(chǎng)合:電氣屏蔽�;發(fā)生故障時(shí)泄露�(diǎn)定位;作為一�(gè)�(yīng)急的解決方案,將塑料連接器變成金屬的、屏蔽普通的扁平電纜等�

 ?、诰W(wǎng)狀屏蔽帶和拉鏈?zhǔn)酵馓?。涂錫的鋼網(wǎng)帶:主要用來安裝在一�(gè)已經(jīng)裝配好的電費(fèi)�(hù)套上作為一種易安裝的繃帶型的屏蔽罩。為了降低電�(fèi)的磁�(chǎng)輻射或敏感問�,鋼�(wǎng)帶是一種有效的解決方案�

  拉鏈?zhǔn)狡帘瓮馓祝寒?dāng)有明顯跡象表明電�(fèi)是主要的引起EMI耦合的原因時(shí)使用�

  ③EMI密封�。應(yīng)用場(chǎng)合:�(dāng)下述條件存在,并且需要真正的SE�(shí),EMI密封墊是最常用的解決輻射問題、敏感問�、ESD、電磁脈沖和TEMPEST問題的方��

  *已經(jīng)把機(jī)箱泄漏確�(rèn)為主要的輻射路徑�

  *嚙合面不夠光�、平整或不夠硬、本身無法提供良好的連接接觸�

  ④窗口和通風(fēng)板的EMI屏蔽:適合對(duì)孔徑的屏��

  平面波的大概模型是:

  SE�104(-20-lgl)-20lgf

  式中,SE單位為dB;l為網(wǎng)格或�(wǎng)孔的尺寸,單位為mm;f單位為MHz。當(dāng)然,隨著頻率的下�,網(wǎng)孔的屏蔽效率SE的上限受限于金屬本身。在近區(qū)�(chǎng),對(duì)H�(chǎng)的屏�,其屏蔽功率SHE不受頻率的影�,可由下式近似得出:

  SEH�10lg(πr/l)

  其中,r為源到屏蔽罩之間的距離,l為網(wǎng)孔尺�,兩者單位均為mm�

 ?、輰?dǎo)電涂料:�(yīng)用于在系�(tǒng)的塑料外殼建立EMI屏蔽�、發(fā)送現(xiàn)有普通的或惡化的�(dǎo)電表面的屏蔽效能SE、防止ESD或靜電積累現(xiàn)�、增大結(jié)合面或密封墊片的接觸面積�

  ⑥導(dǎo)電箔:鋁是一種良�(dǎo)�,在10MHz以下沒有吸收損�,但它對(duì)于電�(chǎng)的任何頻率都有較好的反射損耗。應(yīng)用場(chǎng)合請(qǐng)參閱有關(guān)資料�

 ?、邔?dǎo)電布:可�(yīng)用于任何100kHz到GHz�(jí)頻率范圍需要達(dá)�30�30dB衰減的立體屏蔽場(chǎng)合中�

  3 電磁兼容性新器件新材料的�(yīng)�

  3.1 電源線濾波器

  電源線濾波器安裝在電源線與電子設(shè)備之�,用于擬制電能傳輸中寄生的電磁干擾,�(duì)提高�(shè)備的可靠性有重要作用。濾波器允許一些頻率通過,而對(duì)其它頻率的成份加以擬制。根�(jù)干擾源的特�、頻率范�、電壓和阻抗等參�(shù)及負(fù)載特性的要求,適�(dāng)選擇濾波器�

  3.2 信號(hào)阻隔變壓�

  脈沖型(�(shù)字或晶閘管門�(qū)�(dòng))或模擬隔離式變壓器與交流電源中使用的隔離變壓器與交流電源中使用的隔離變壓器的原理相�,但傳輸頻帶卻完全不�,有用信�(hào)處理�(duì)變壓器的一些性能要求(例如失��3dB帶寬、損耗、對(duì)稱�、阻�、脈沖延�(shí)等)非常�(yán)格。這種變壓器屬于寬帶設(shè)�,頻率與頻率的比值fMAX/fMIN�(dá)到數(shù)十�。通過在發(fā)送端或接收端切斷共模地環(huán)�,隔離變壓器在不改變差模信號(hào)的同�(shí)擬制共模噪聲。由于共模電壓是加在變壓器一次側(cè)、二次側(cè)的兩�,這種隔離器必須具有較高的擊穿電壓:典型值為1.5kV,某些場(chǎng)合則高達(dá)10kV�

  信號(hào)變壓器的主要�(yōu)�(diǎn)是它的簡�、耐用、持久和線�,而且�(jià)格適中。當(dāng)頻率增加�(shí),其電磁兼容性能下降�

  �(yīng)用場(chǎng)合:

  *�(dāng)需要環(huán)路隔離時(shí),其頻率范圍從直流到幾十MHz�

  *在低噪聲和低失真條件下傳輸模擬小信號(hào)(≤10mV)時(shí),信�(hào)線上可能存在幾V至幾kV的共模電��

  *在晶閘管�(yīng)用電路中,將觸發(fā)器驅(qū)�(dòng)電路與共模電壓隔��

  *作為一�(gè)�(xiàn)�(chǎng)解決方案,可用來切斷一�(gè)地環(huán)路和搭建一�(gè)平衡連接或非平衡連接傳輸線路�

  3.3 電源隔離變壓�、電源穩(wěn)壓器和不間斷電源

  �1)電源隔離變壓器

  普通的隔離變壓器可以在低頻范圍切斷主電源線的接地環(huán)�。當(dāng)頻率升高�(shí),電氣隔離由于一次側(cè)間寄存電容C1-2的存在而下�。為了減少寄生電容的影響,可以使用落�、螺旋狀、分立式的一次和二次繞組,這樣可以將寄生電容減小為原為�1/3�/10�

 ?�?)法拉第屏蔽變壓�

  在一次和二次線圈之間包著一層鋁箔或銅箔,并使之不與線圈接觸以免形成短路。法拉第屏蔽或靜電屏蔽層接地。應(yīng)用范圍如下:

  *�(yīng)用于入室電源或電源分配箱�,作為簡�1�1的隔離變壓器,隔�50/60Hz的地�(huán)��

  *在同一系統(tǒng)中的某一部分重新�(chǎn)生對(duì)地保持中性的交流電源,與總電源分配點(diǎn)保持電氣隔離�

  *�(yīng)用于�(dāng)系統(tǒng)中存在很大的�(duì)地漏電電流時(shí),防止過渡頻繁觸�(fā)系統(tǒng)中的接地故障檢測(cè)��

  *可以與電源線濾波器結(jié)合使�,電源線濾波器的衰減特性僅開始于幾十或幾百kHz以上�

  3.4 暫態(tài)抑制�

  變阻器和固態(tài)變阻器(transzorbs)是具有非線性V-I特性曲線的元件,可以作為穩(wěn)壓元件。當(dāng)電壓通過該器件后就被箝位在等于或大于擊穿電壓VBR的電壓值上。該器件的響�(yīng)速度�,但在處理的能量值上有一定限制�

  3.5 搭接、接地連續(xù)性和減少RF阻抗器件

 ?、俳拥鼐幙棇踊蚪饘賻挾獾�?dǎo)線比同樣橫截而積的圓�(dǎo)線具有較小的電感。作為優(yōu)先的選擇參考,可以使用�

  *扁平金屬��

  *帶有扁平接地端子的扁平編織層�

  *圓形、多股絞線的跳線�

 ?、谟≈齐娐钒澹≒CB)接地墊�。為了建立一�(gè)更直接的低阻擾電磁干擾電流接收器,需要使用接地墊�。通常在樹脂型墊片中間有一�(gè)彈簧�,用以在一邊的OV銅板上和加一邊PCB的安裝底盤上提供較強(qiáng)的可靠壓�。由于彈簧是銅錫材料制成的,電氣接觸性能良好,接觸電阻為mΩ�(shù)量級(jí)�

  ③金屬電�(fèi)線槽及其肥共的金屬編織層。金屬電纜托�、公共導(dǎo)線和金屬編織層的作用是傳輸幾�(gè)相互連接的設(shè)備之間的部分接地EMI�(huán)�??梢园阉醋魇遣煌妆P或地線之間的共模短路通道,但�(shí)際上除了直流或交�50/60Hz,這種方法不能�(yīng)用于較長的距�;可用于�(jì)算機(jī)室、工廠車間或其它有許多非屏蔽電費(fèi)的大型場(chǎng)�,不可能或很難將它們換成屏蔽電�(fèi)或裝入管��

 ?、艿刈杩箿p小,墊高的金屬底板接地襯�。為了減少傳�(dǎo)瞬態(tài)干擾的輸入和周圍�(huán)境射頻場(chǎng)�(duì)系統(tǒng)的影�,可以通過�(shè)置室�(nèi)參考接地板或接地網(wǎng)�(luò)加以改善。通過這種方法,可以很容易地在高達(dá)幾百M(fèi)Hz的頻率上�(dá)�20dB的改�,也可以減少在同一�(gè)房間里的不同�(shè)備之間的地電位偏差�

  另一種技�(shù):在室內(nèi),建議安裝抬高的金屬底板(RMF�,利用地磚的筋條作為接地參考柵�;把把塑料減震墊片換成導(dǎo)電減震墊�,就可以建立很好的、持久的電氣連接�

 ?、谂R�(shí)接地�。這種后各解決方案最初是IBM公司的安裝規(guī)劃工程師們使用的,即安裝一塊銅板或電鍍鋼板。對(duì)于那些沒有“實(shí)際地”的�(chǎng)合,由于臨時(shí)接地板與建筑特結(jié)�(gòu)之間有較大的電容�300�1000pF�,這給電磁干擾濾波器、瞬�(tài)保護(hù)器和隔離變壓器的法拉第屏蔽層提供了有較的吸收裝置。在高頻�,這種虛地比長�、綠的或黃綠的接地導(dǎo)線更有效�

  �(jié)�

  在實(shí)際EMC�(cè)試應(yīng)用中,除了通過�(biāo)�(zhǔn)資格�(shí)�(yàn)室的鑒定�(cè)試以外,還有兩種可行的方法也是被�(yè)界所�(rèn)可的:TCF(Technical Construction File)和Self Ceritification(自檢證明)??垢蓴_能力�(cè)試是十分�(shí)用的�(cè)試項(xiàng)目。實(shí)�(xiàn)電磁兼容的辦法是,將所有的�(shù)字及模擬電路均視為對(duì)高頻信號(hào)響應(yīng)的電路,用高頻設(shè)�(jì)方法來處理電�(fèi)屏蔽、PCB布線和共模濾�。采用整塊地平面和電源面也很重要,對(duì)模擬電路也該如此,這樣做有利于限制高頻共模�(huán)�(huán)。大多數(shù)瞬態(tài)干擾均屬高頻,并�(chǎn)生很�(qiáng)的輻射能��

維庫電子�,電子知�(shí),一查百��

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