EMC原理

1EMC定义EMC：Electromagneticcompatibility电磁兼容性EMC定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。EMC三要素，缺少任何一个都构不成EMC问题。干扰源敏感设备耦合途径2常见缩略语EMC(ElectromagneticCompatibility)：电磁兼容性EMI(ElectromagneticInterference)：电磁干扰EMS(ElectromagneticSusceptibility)：电磁抗扰度OATS(OpenAreaTestSite)：开阔场CISPR：国际无线电干扰特别委员会IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)：国际电工委员会EUT(EquipmentUnderTest)：受试设备FCC（FederalCommunicationCommission）：联邦通信委员会CE：字母CE是法文句子ConformitéEuropéene的缩写，意指欧盟。3EMCEMI(自身)EMS(外界)4EMC:电磁兼容性常见EMC测试项目EMI:电磁干扰EMS:电磁敏感度RECEHarmonicsFlicker辐射发射传导发射谐波电流闪烁RSCSESDEFT/BSurgePMS辐射抗扰度传导抗扰度静电抗扰度电快速瞬变脉冲群浪涌抗扰度工频磁场抗扰度Dips电压跌落/短时中断5RE：RadiatedemissionRE主要是考察设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，测试频段根据不同的标准要求不同，在CISPR11中，主要测试频段为30～1000MHz，值得注意的是设备进行RE测试时标准要求尽可能满配置、满负荷的运行。RE问题是EMC中的难点。主要因为RE设计产品EMC设计的各个环节：常见EMC测试项目屏蔽、滤波、接地6Radiatedemission在RE测试中，天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都需要不断改变，以求检测到设备辐射的最大点。RE测试可以在开阔场和半电波暗室内进行。常见EMC测试项目7CE：Conductedemission任何一个非便携式设备都和其他设备有电缆互连关系，无论是通过电源电缆还是信号电缆，只要有这种互连关系的存在，设备就有一个途径将自身的共模电流传给与其互连的设备，这种现象就叫传导干扰，又成为传导发射。传导发射包含两个部分：电源端CE和通信端CE电源端CE：测试设备通过自己的电源端口向交流电网或直流配电网络传送的干扰，测试频段为150kHz～30MHz，（此外FCC标准中测试频段也已经和CISPR22一致了）。通信端CE、测试频段同上，此处描述的通信端指得是针对接驳到公网的端口，如网口、ISDN口等才有CE测试要求，而对于接终端的信号端口如音视频端口则无CE要求。常见EMC测试项目8CE：测试示意图（电源端）LISN：Lineimpedancestabilizationnetwork线路阻抗稳定网络，用来进行电源端CE测试时的在9KHz-30MHz频率范围内提供稳定阻抗，并且该网络上面有一RF端子EUT沿电源线向公共电网的干扰就从RF此端子取出，送至干扰分析仪进行检测,得到结果。常见EMC测试项目9Harmonics：交流电源谐波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，即输入电流不为正弦波，根据傅利叶变换，非正弦波信号在频域将会存在谐波，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。测试上限为基频的40次谐波频率。常见EMC测试项目10Flickers：交流电压闪烁由于现在日常生活中越来越多的电器的使用,特别是有自动控制通断的设备的使用,使电网负荷频繁变化,引起电网电压产生波动,进而使接在同一网络的照明设备的亮度发生变化,这种闪烁容易使人烦恼,特别对癫痫病人的健康特别有害.所以电压闪烁测试是测试的一种危害度评估测试一般分长周期Plt(2小时)和Pst(10分钟).常见EMC测试项目11谐波测试的分类CLASSA:包括平衡的三相设备,家用电器(不属于D类的设备),工具(不属于便携工具),白炽灯调光灯,音频设备等CLASSB:便携工具CLASSC:照明设备CLASSD:小于600W的下列设备:个人电脑,显示器,电视12静电放电ESD：Electrostaticdischarge测试环境:温度15~35℃,湿度30%~60%ESD：静电放电，考察设备在接收外界静电源（如带电人体、带电设备等）所产生的直接放电或静电场干扰时的抵抗能力。静电波形及参数Tr约为0.7至1ns，因上升时间非常短，根据傅利叶变换，其产生干扰的频率可以延伸至500MHz常见EMC测试项目13直接放电：又包含接触放电和空气放电接触放电主要针对设备表面的金属裸露部分进行。空气放电主要针对设备表面覆盖有绝缘物质的地方进行，入喷有绝缘漆等。直接放电主要模拟人体或其他带电源直接对设备放电的现象。间接放电：只包含接触放电对水平耦合板和垂直耦合板进行放电，耦合板距离设备一定距离，耦合板通过两个470k欧姆的电阻接地，所以当对耦合板放电时，耦合板上的静电不会马上泄放到地，而以耦合板为静电源形成一静电场，对设备进行干扰。模拟设备抗静电场干扰的能力常见EMC测试项目14辐射抗干扰RS：RadiatedsusceptibilityRS：辐射抗干扰，该项试验的目的主要用来考察设备对于外界电磁场干扰的抗扰能力，例如在设备附近使用无线通讯设备时，设备已经在进行一场考验了，测试频段：80MHz～2500MHz，使用1kHz或2Hz的正弦波进行调幅。该项试验一般在全电波暗室内进行。常见EMC测试项目15EFT/B：电快速瞬变脉冲群ElectricalFasttransient/Burst解释：模拟设备附近或设备所在的电网中发生切断感性负载时导致的脉冲干扰(开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰)。双指数脉冲15ms脉冲串(5kHz)脉冲串间隔是300msEFT/B波形及主要参数常见EMC测试项目16Surge：浪涌试验浪涌试验用来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。包含电源端和信号端测试。电源端测试包括L和N线、L对保护地、N线对保护地、L&N对保护地，其中第一种属于差模干扰，后三种为共模干扰。信号端测试如果是屏蔽线，干扰加在屏蔽层上，如果是地线，干扰加在信号线上，例如对用户线，直接加在AB线上。常见EMC测试项目17Surge：浪涌波形浪涌波形有：1.2/50(8/20)组合波，10/700电压波，其中1.2/50、1.2/50(8/20)波形用在电源端和室内信号端的试验上，而10/700电压波用在室外信号端的浪涌试验上。上述波形中的1.2、8和10都是指波形的波前时间，单位为us，50、20和700指得是波形的脉宽，单位也为us，可见浪涌波形的能量远大于EFT/B和静电，但是干扰频宽却要窄得多。常见EMC测试项目18Surge：试验方法常见EMC测试项目19传导骚扰抗扰度CS：Conductedsusceptibility现在的空间存在太多的电磁噪声，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。电源端CS试验此时频段150kHz～80MHz，加入的试验电压根据产品类型不同而不同，例如对于电信设备来说，该项试验时需要加3V的骚扰电压，而对于NT1来说则需加扰10V。信号端CS试验测试频段同电源端试验，加扰的强度也因产品类型不同而不同。常见EMC测试项目20CS：试验连接示意图信号端试验连接图EMCLAMPEUTATTENUATERSIGNALGENERATERAMPLIFIERAUXG.R.P0.1m0.4m0.3m常见EMC测试项目21PMS：Power-frequencymagneticsusceptibility试验仪器EUT线圈50Hz电流PMS：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等。试验示意常见EMC测试项目22DIP/interruptions：试验介绍DIP/interruptions：该试验主要是模拟交流电网中接入大功率设备引起的电网电压下降甚至短时中断的现象，考察设备在处于这种工作状态中的性能稳定性。跌落深度持续时间性能判据70％500msC40%200msC010msB05sC常见EMC测试项目23DIP/interruptions：试验介绍（续）试验仪器控制试验的跌落深度、持续时间以及跌落相位。其中相位为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、360°。常见EMC测试项目24医用电气设备电磁兼容—要求和试验(EN55011)TestItem测试项目lRequirementsortestlevel测试要求或测试等级EMISSION干扰ConductedemissionEN55011Group1orClassAorBRadiatedemissionEN55011Group1orClassAorBHarmonicCurrentIEC/EN61000-3-2ClassAVoltagefluctuationsIEC/EN61000-3-3Pst10mins25医用电气设备设备电磁兼容—要求和试验（续）IMMUNITYESDCONTACT:±4KVAIR:±8KVRS3V/m80MHz-2.5GHzModulation:80%AM,1KHzor2HzEFTACPowerPort:±2KVInput/outputline:±1KVSurgeLine-line:±1KVLine-earth:±2KVCS3V/m0.15MHz-80MHzModulation:80%AM,2HzVoltagedips,shortinterruptions95%dipinUTfor0.5cycle60%dipinUTfor5cycle30%dipinUTfor25cycle95%dipinUTfor5secPFmagneticfield3A/m26工、科、医的分组和分类1.工、科、医的分组和分类A:根据使用射频能量方式的不同,分为1组设备和2组设备1组设备:指为发挥其自身功能的需要而包含着专门产生和(或)使用传导耦合射频能量的设备.例如,信号发生器、频谱仪等2组设备:专门产生和(或)使用电磁辐射射频能量的设备.例如,工业感应加热设备、介质加热设备等B:根据使用使用环境的不同,分为A类设备和B类设备A类设备:指非家用和不直接连接到住宅低电压供电网络的设备B类设备:指在家用设施内和直接连接到住宅低电压网络的设备27声音和电视广播接收机及有关设备电磁兼容—要求和试验(EN55013)TestItem测试项目lRequirementsortestlevel测试要求或测试等级EMISSION干扰ConductedemissionEN55013RadiatedemissionOrPowerclampEN55013HarmonicCurrentIEC/EN61000-3-2ClassAVoltagefluctuationsIEC/EN61000-3-3Pst10mins28声音和电视广播接收机及有关设备电磁兼容—要求和试验IMMUNITYESDCONTACT:±4KVAIR:±8KVRS3V/m80MHz-2.5GHzModulation:80%AM,1KHzor2HzEFTACPowerPort:±2KVInput/outputline:±1KVSurgeLine-line:±1KVLine-eart