開關(guān)電源EMC產(chǎn)生機理及其對策(續(xù)）

2016-12-26  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

常用的EMC標(biāo)準(zhǔn)及試驗配置

EMS部份為EN55024包含7項測試:

EN61000-4-2:1998;

EN61000-4-3:1998;

EN61000-4-4:1995,

EN61000-4-5:1995;

EN61000-4-6:1996;

EN61000-4-8: 1993;

EN61000-4-11:1994。

EMC檢測主要項目:

空間輻射(Radiation): EN55011,13,22 FCC Part 15&18, VCCI

傳導(dǎo)干擾(Conduction): EN55011,13,14-1,15,22, FCC Part 15&18, VCCI
喀嚦聲(Click): EN55014-1

功率輻射(Power Clamp): EN55013,14-1
磁場輻射(Magnetic Emission): EN55011,15
低頻干擾(Low Frequency Immunity): EN50091-2
靜電放電(ESD): IEC61000-4-2、EN61000-4-2、 GB/T17626.2
輻射抗擾度(R/S): IEC61000-4-3、 EN61000-4-3 、GB/T17626.3
脈沖群抗擾度(EFT/B): IEC61000-4-4、EN61000-4-4 、 GB/T17626.4
浪涌抗擾度(SURGE): IEC61000-4-5、 EN61000-4-5、 GB/T17626.5
傳導(dǎo)騷擾抗擾度(C/S): IEC61000-4-6、 EN61000-4-6 、GB/T17626.6

工頻磁場抗擾度(M/S): IEC61000-4-8、 EN61000-4-8、GB/T17626.8
電壓跌落(DIPS): IEC61000-4-11、 EN61000-4-11、 GB/T17626.11
諧波電流(Harmonic): IEC61000-3-2、EN61000-3-2

電壓閃爍(Flicker): IEC61000-3-3、EN61000-3-3

輻射干擾(Radiated Interference)是通過空間并以電磁波的特性和規(guī)律傳播的。但不是任何裝置都能輻射電磁波的。傳導(dǎo)干擾(Conducted Interference)是沿著導(dǎo)體傳播的干擾。所以傳導(dǎo)干擾的傳播要求在干擾源和接收器之間有一完整的電路連接。

電磁兼容三要素:任何電磁兼容性問題都包含三個要素,即干擾源、敏感源和耦合路徑,這三個要素中缺少一個,電磁兼容問題就不會存在。

產(chǎn)生電磁干擾的條件: 突然變化的電壓或電流,即dV/dt或dI/dt很大;輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的要求有兩個方面:一個是工作時不會對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響,另一個是不能對外界的電磁干擾過度敏感。前一個方面的要求稱為干擾發(fā)射要求,后一個方面的要求稱為敏感度要求。

電磁能量從設(shè)備內(nèi)傳出或從外界傳入設(shè)備的途徑只有兩個,一個是以電磁波的形式從空間傳播,另一個是以電流的形式沿導(dǎo)線傳播。因此,電磁干擾發(fā)射可以分為:傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射;敏感度也可以分為傳導(dǎo)敏感度和輻射敏感度。

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)和專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn):描述了EMC現(xiàn)象、規(guī)定了EMC測試方法、設(shè)備,定義了等級和性能判據(jù)?；A(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)不涉及具體產(chǎn)品。

產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn):針對某種產(chǎn)品系列的EMC測試標(biāo)準(zhǔn)。往往引用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),但根據(jù)產(chǎn)品的特殊性提出更詳細(xì)的規(guī)定。

通用標(biāo)準(zhǔn):按照設(shè)備使用環(huán)境劃分的,當(dāng)產(chǎn)品沒有特定的產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)可以遵循時,使用通用標(biāo)準(zhǔn)來進行EMC測試。對使設(shè)備的功能完全正常,也要滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)于制訂電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的組織和標(biāo)準(zhǔn)的介紹:

IEC(國際電工委員會):有兩個平行的組織制訂EMC標(biāo)準(zhǔn),CISPR和TC77。

CISPR(國際無線電干擾特別委員會):1934年成立。目前有七個分會:A分會(無線電干擾測量方法與統(tǒng)計方法)、B分會(工、科、醫(yī)療射頻設(shè)備的無線電干擾)、C分會(電力線、高壓設(shè)備和電牽引系統(tǒng)的無線電干擾)、D分會(機動車和內(nèi)燃機的無線電干擾)、E分會(無線接收設(shè)備干擾特性)、F分會(家電、電動工具、照明設(shè)備及類似電器的無線電干擾)、G分會(信息設(shè)備的無線電干擾)。

TC77(第77技術(shù)委員會):1981年成立。目前有3個分會:SC77A(低頻現(xiàn)象)、 SC77B(高頻現(xiàn)象)、 SC77C(對高空核電磁脈沖的抗擾性)。

CENELEC(歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會):由歐共體委員會授權(quán)制訂歐洲標(biāo)準(zhǔn)。EN標(biāo)準(zhǔn)中引用了很多CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn),其對應(yīng)關(guān)系如下:

EN55××× = CISPR標(biāo)準(zhǔn), (例: EN55011 = CISPR Pub.11)

EN6×××× = IEC標(biāo)準(zhǔn), (例: EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11)

EN50××× = CENELEC自定標(biāo)準(zhǔn), (例: EN50801 )

FCC(聯(lián)邦通信委員會)全名為Federal Communications Commission:是管理電腦, 周邊及通信產(chǎn)品等銷售美國之審核授權(quán)機抅, 主要制訂民用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),關(guān)于電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)主要包括在FCC Part15和FCC Part 18中。

FCC Part 15 subpart B規(guī)定: 凡利用數(shù)位技術(shù)之電子裝置或系統(tǒng), 及使用或產(chǎn)生脈波頻率超過10KHz之器材,皆須依規(guī)定進行測試認(rèn)證后, 才可以在美國市場銷售。

MIL-STD(美軍標(biāo)):典型的是MIL-STD –461D。這個標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了最大輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射的限制,還規(guī)定了系統(tǒng)對輻射和傳導(dǎo)干擾的敏感度要求。配套標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-462規(guī)定了必要的測試裝置。商業(yè)公司經(jīng)常將MIL-STD-461中的某些部分作為產(chǎn)品內(nèi)部EMC規(guī)范。

VCCI(干擾自愿控制委員會):民間機構(gòu),其標(biāo)準(zhǔn)與CISPR和IEC一致。

GB(中國國家標(biāo)準(zhǔn)):基本采用CISPR和IEC標(biāo)準(zhǔn),目前已發(fā)布57個。

GJB(中國軍用標(biāo)準(zhǔn)):基本采用美軍標(biāo),例如GJB151A = MIL-STD –461D。

軍用設(shè)備
為軍用設(shè)計的電子系統(tǒng)必須滿足MIL-STD-461D的要求, 另一個關(guān)于EMI的軍用標(biāo)準(zhǔn)是保密的TEMPEST計劃,這是用來保證保密通信系統(tǒng)安全的?，F(xiàn)在可以接收并復(fù)現(xiàn)出大多數(shù)電子設(shè)備政黨工作時所發(fā)射的功率很低的射頻信號。象對電子竊聽很脆弱的CRT終端那樣的軍用產(chǎn)品就屬于TEMPEST的范疇。在實踐中,TEMPEST控制設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)射,使無法解譯攜帶信息的信號。
由于關(guān)于EMC的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜,關(guān)于信息技術(shù)設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)在表1.9中。一些標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍在圖1-3中標(biāo)明。

CE標(biāo)示: 源自歐共體各會員國(European Community)縮寫的總稱, 並以此為標(biāo)志。規(guī)范產(chǎn)品是否符合歐體為保障民眾安全健康以及環(huán)境保護等利益所訂定之基本安全要求。

CE = EMC + LVD EMC : 電磁干擾及電磁相容性 LVD : 低電壓指令

測量場地:GB要求在開闊場地中測量,GJB要求在屏蔽半無反射室中測量,由于電磁環(huán)境日趨惡化,開闊場中的背景干擾往往嚴(yán)重影響測量,因此,GB測量也開始在屏蔽半無反射室中做,但要求半無反射室中的電磁場分布與開闊場近似。

天線到EUT(受試設(shè)備)的距離:GB要求為3米、10米或30米,GJB要求為1米;

測量內(nèi)容:GB僅測量電場輻射發(fā)射,GJB對電場輻射和磁場輻射都要測量;

測量頻率范圍:GB規(guī)定的測量范圍為30MHz ~ 1GHz,隨著時鐘頻率的升高,有擴展到18GHz的趨勢,GJB規(guī)定的測量頻率范圍為10kHz ~ 18GHz。

EUT的布置:GB和GJB都要求EUT按照實際工作狀態(tài)布置(互聯(lián)電纜和所連接的外部設(shè)備全部按實際狀態(tài)連接),GB要求EUT放置在木制測試臺上,GJB要求EUT放置在金屬板上。距離地面的距離為0.8米;

檢波方式:干擾測量儀的讀數(shù)與檢波方式有關(guān),因此標(biāo)準(zhǔn)中都明確規(guī)定檢波方式,GB要求準(zhǔn)峰值檢波,GJB要求峰值檢波;

最大輻射點:與處理電磁兼容問題的原則相同,僅關(guān)心最壞情況。因此,以EUT的最大輻射值為測量結(jié)果。最大輻射值的含義有4個,第一:EUT的工作狀態(tài)處于最大輻射狀態(tài),第二:EUT最大輻射面對著天線,第三:天線的極化方向為接收最大場強的方向,第四:天線的高度為接收最大場強的位置。GJB中,沒有第四點的要求,即,天線的高度是固定的。

測量設(shè)備:

騷擾測量設(shè)備:用來定量計量騷擾強度的設(shè)備,可以是EMI測量接收機,也可以是頻譜分析儀,頻率范圍要覆蓋150KHz~30MHz,具有峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波功能。

線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN):由于電源端子傳導(dǎo)發(fā)射的強度與電網(wǎng)的阻抗有關(guān),因此為了使測量具有唯一性,必須在特定的阻抗條件下測量,LISN就提供了這樣一個環(huán)境,GB9254標(biāo)準(zhǔn)中使用的LISN為50Ω/50μH。

接地平板:受試設(shè)備要放置在接地金屬板上進行試驗,該金屬板比被測設(shè)備邊框大0.5米,最小尺寸為2m×2m。

電快速脈沖試驗?zāi)M電網(wǎng)中的感性負(fù)載斷開時產(chǎn)生的干擾。這種干擾不僅會出現(xiàn)在電源線上,而且會耦合到信號線上。因此,這個試驗要對電源線和信號線做。設(shè)備能夠通過浪涌試驗,并不意味著也能通過電快速脈沖試驗。一方面是因為后者的頻率成份遠高于前者,具備不同的干擾機理,令一方面是因為電快速脈沖試驗中施加的干擾是重復(fù)性,這對電路具有一種積分效應(yīng),是電路中的積分型抗干擾電路實效。

頻譜分析儀能夠快速地在較寬的頻率范圍內(nèi)掃描,因此是診斷電磁干擾發(fā)射的方便工具。使用頻譜分析儀時需要注意的問題:頻譜分析儀不能觀測瞬間干擾,如靜電放電、雷電等;頻譜分析儀的掃描時間不能設(shè)置得太短,即不能使掃描速度太快;從頻譜分析儀屏幕上讀取頻率與幅度數(shù)據(jù)時,其精度與頻譜儀的掃描范圍有關(guān),范圍越窄,精度越高;當(dāng)輸入信號過大時,頻譜分析儀會發(fā)生過載,使讀取的幅度數(shù)據(jù)比實際的小,用輸入衰減器可以避免過載;減小頻譜儀的中頻帶寬可以提高儀器的靈敏度(和選擇性),但掃描時間會更長;寬帶信號的幅度會隨著中頻分辨帶寬的增加而增加。

電磁干擾(EMI)接收機是另一種測量電磁干擾的設(shè)備,許多人在選購儀器時搞不懂接收機與頻譜儀之間的區(qū)別,下面做一簡單比較:

所有的接收機都標(biāo)準(zhǔn)配置預(yù)選器(頻譜儀需要選配),能夠有效地抑制帶外噪聲;所有的接收機用基頻混頻方式(頻譜儀使用基頻和諧頻混頻),具有較高的靈敏度;接收機的中頻濾波器為矩形(頻譜儀的中頻濾波器為高斯形),具有更好的選擇性;接收機適合于正式測量,不適合于診斷。

EMC試驗室有華測(CTI)、SGS、信測、信華、華通威、冠準(zhǔn)、莫特、廣州ETL、廣州五所、東莞經(jīng)續(xù)、東莞沃特、厚街北南、長安世鴻、長安碩信(ATT)、大朗信寶、塘夏歐標(biāo)、摩爾實驗室、經(jīng)續(xù)檢驗技術(shù)有限公司等。像美國的FCC只測EMI中的輻射和傳導(dǎo),不測EMS。有些國家EMI和EMS是分開測的,有些國家是一起像CCC認(rèn)證CE認(rèn)證?，F(xiàn)在很多電器類產(chǎn)品做CE還要加測電磁波騷擾EMF,標(biāo)準(zhǔn)是EN-50336。電源EMI技術(shù)就算能達到標(biāo)準(zhǔn),有的產(chǎn)品要求要達一定的濕度測試。在深圳濕試控制都比較難做。深圳幾家大實驗室,都比較難,空間問題。EMI不只包括傳導(dǎo),輻射,電流諧波與電壓閃爍也是EMI的部分。諧波和閃爍是設(shè)備對外的,而不是外界對設(shè)備的,所以是EMI,不是EMS。

未完,待續(xù).....

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